一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统。包括油源系统Ⅰ、撑紧系统Ⅱ、推进系统Ⅲ和油箱。油源系统Ⅰ通过液压泵吸油管路和溢流阀泄油管路与油箱连接；撑紧系统Ⅱ和推进系统Ⅲ通过高压管路与油源系统Ⅰ连接，并通过回油管路与油箱连接；撑紧系统Ⅱ与推进系统Ⅲ之间没有连接。本发明专利技术在保证TBM高精度推进及水平姿态调整的同时，实现了推进液压缸的快回及撑紧液压缸的快出及快回；采用蓄能器对撑紧液压缸高压撑紧工况进行保压，通过单向阀使得撑紧液压缸在高精度调整姿态工况过程中始终保持着撑紧所需的压力，同时实现了节能。在保证隧道成型质量的同时，加快了施工进度，实现了节能。

【技术实现步骤摘要】
一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统
本专利技术涉及一种TBM水平姿态调整液压系统，尤其涉及一种高效节能的TBM支撑液压系统。技术背景TBM姿态调整系统的目标是使TBM沿着隧道设计轴线进行掘进，TBM机身姿态控制的精准程度直接关系着开挖隧道的质量。TBM掘进隧道过程中，在满足掘进质量的同时，高效与节能同样是TBM掘进的指标。TBM水平姿态调整液压系统的执行元件由对称布置的四个推进液压缸和一对水平撑紧液压缸组成，承担着推进液压缸高压推进、低压快回与撑紧液压缸低压快进、高压撑紧、姿态调整、泄压、低压快回七大功能。七大功能中工况各不相同，现有的高精度TBM水平姿态调整液压系统均未考虑高效与节能，一般都是采用同一液压泵与同一液压控制阀，这样会导致在高压小流量工况下产生大量溢流损失，在低压大流量工况下造成液压缸速度过低的问题。
技术实现思路
为了克服现有高精度TBM水平姿态调整液压系统高压小流量工况下溢流损失过大、低压大流量工况下液压缸速度过低，本专利技术的目的在于提供一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统，在推进液压缸高压推进过程中采用高压小流量定量液压泵与比例减压阀(或者比例调速阀加比例溢流阀)实现高精度压力与流量控制；在推进液压缸电液快回过程中采用低压大流量定量液压泵与节流阀实现推进液压缸的高速退回；在撑紧液压缸低压快进与低压快回过程中采用低压大流量定量液压泵与节流阀及差动联接实现撑紧液压缸的高速运动；在撑紧液压缸高压撑紧过程中采用高压小流量定量液压泵与节流阀实现撑紧液压缸的高压撑紧，并采用蓄能器实现保压；在撑紧液压缸缸筒水平浮动调整姿态过程中采用高压小流量定量液压泵与比例换向阀实现高精度位置控制；在TBM暂停掘进过程中采用电磁溢流阀实现每个液压泵的卸荷。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统，其包括油源系统Ⅰ、撑紧系统Ⅱ、推进系统Ⅲ和油箱；油源系统Ⅰ通过液压泵吸油管路和溢流阀泄油管路与油箱连接；撑紧系统Ⅱ和推进系统Ⅲ通过高压管路与油源系统Ⅰ连接，并通过回油管路与油箱连接；撑紧系统Ⅱ与推进系统Ⅲ之间没有连接。在本专利技术的一个实施例中，所述的油源系统Ⅰ至少包括第一高压小流量定量液压泵、低压大流量定量液压泵、第二高压小流量定量液压泵；所述第一高压小流量定量液压泵、低压大流量定量液压泵的出油口与撑紧系统Ⅱ相连，用于给撑紧系统Ⅱ供油；所述的低压大流量定量液压泵、第二高压小流量定量液压泵的出油口与推进系统Ⅲ相连；用于给推进系统Ⅲ供油。在本专利技术的一个实施例中，所述的油源系统Ⅰ还包括第一电磁溢流阀、第二电磁溢流阀、第三电磁溢流阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀；第一高压小流量定量液压泵的出油口同时与第一单向阀的正向油口、第二单向阀的正向油口和第一电磁溢流阀的进油口相连，低压大流量定量液压泵的出油口同时与第四单向阀的正向油口和第三电磁溢流阀的进油口相连，第二高压小流量定量液压泵的出油口同时与第三单向阀的正向油口和第二电磁溢流阀的进油口相连，第一高压小流量定量液压泵的吸油口、低压大流量定量液压泵的吸油口、第二高压小流量定量液压泵的吸油口、第一电磁溢流阀的泄油口、第二电磁溢流阀的泄油口和第三电磁溢流阀的泄油口均与油箱相连。在本专利技术的一个实施例中，所述的撑紧系统Ⅱ包括单向节流阀、溢流阀、蓄能器、三位四通电磁换向阀A、三位四通电液比例换向阀、三位四通电磁换向阀B、第一电液比例溢流阀、第一节流阀、第二节流阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀、第四液控单向阀、二位三通电磁换向阀A、二位三通电磁换向阀B、第一压力传感器、第一撑紧液压缸和第二撑紧液压缸；在本专利技术的一个实施例中，所述的推进系统Ⅲ主要包括第五单向阀、第六单向阀、二位二通电磁换向阀A、二位二通电磁换向阀B、二位三通电磁换向阀C、二位三通电磁换向阀D、第一电液比例减压阀、第二电液比例减压阀、第一电液比例调速阀、第二电液比例调速阀、第二电液比例溢流阀、第三电液比例溢流阀、第三节流阀、三位四通电磁换向阀C、三位四通电磁换向阀D、第一推进液压缸、第二推进液压缸、第三推进液压缸和第四推进液压缸；在本专利技术的一个实施例中，撑紧系统Ⅱ中还包括第一位移传感器，所述第一位移传感器检测两个撑紧液压缸共同缸筒的位移，其与三位四通电液比例换向阀构成位置闭环控制回路；第一压力传感器与第一电液比例溢流阀构成压力闭环控制回路。在本专利技术的一个实施例中，推进系统Ⅲ还包括第二压力传感器和第三压力传感器分别与第一电液比例减压阀和第二电液比例减压阀构成压力闭环控制回路。在本专利技术的一个实施例中，所述推进系统Ⅲ还包括第二位移传感器和第三位移传感器；所述第二位移传感器检测第一推进液压缸的位移；第三位移传感器检测第三推进液压缸的位移。本专利技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是：本专利技术的TBM水平姿态调整液压系统在保证TBM高精度推进及水平姿态调整的同时，通过采用低压大流量定量液压泵与节流阀和电磁换向阀实现了推进液压缸的快回及撑紧液压缸的快出及快回，实现了高速高效；同时采用蓄能器对撑紧液压缸高压撑紧工况进行保压，通过单向阀使得撑紧液压缸在高精度调整姿态工况过程中始终保持着撑紧所需的压力，同时实现了节能。本专利技术在保证隧道成型质量的同时，加快了施工进度，实现了节能。相比于已有的TBM水平姿态调整液压系统，本专利技术所述油源系统Ⅰ采用两个高压小流量定量液压泵可提高姿态调整及高压推进两个动作同时进行的可靠性，采用一个低压大流量定量液压泵可提高撑紧液压缸快出、快回及推进液压缸快出及快回的速度。相比于已有的TBM水平姿态调整液压系统，本专利技术所述撑紧系统Ⅱ采用蓄能器、单向阀可提高撑紧液压缸高压撑紧及姿态调整两个动作同时进行的可靠性，并且实现了节能，采用一个三位四通电磁换向阀可提高撑紧液压缸快出及快回的速度，采用一个单向节流阀实现了撑紧液压缸的泄压，可减少液压冲击。相比于已有的TBM水平姿态调整液压系统，本专利技术的推进系统Ⅲ采用二位二通电磁换向阀可提高推进液压缸快出及快回的速度。附图说明图1是本专利技术的液压系统原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，本实施例的高效节能的TBM水平姿态调整液压系统，包括油源系统Ⅰ、撑紧系统Ⅱ、推进系统Ⅲ和油箱；所述的油源系统Ⅰ包括第一电机1、第一高压小流量定量液压泵2、低压大流量定量液压泵3、第二电机4、第二高压小流量定量液压泵5、第一电磁溢流阀6.1、第二电磁溢流阀6.2、第三电磁溢流阀7、第一单向阀11.1、第二单向阀11.2、第三单向阀11.3和第四单向阀12；第一电机1连接第一高压小流量定量液压泵2与低压大流量定量液压泵3，第一高压小流量定量液压泵2的出油口P2同时与第一单向阀11.1的正向油口A11.1、第二单向阀11.2的正向油口A11.2和第一电磁溢流阀6.1的进油口P6.1相连，低压大流量定量液压泵3的出油口P3同时与第四单向阀12的正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统，其特征在于：包括油源系统Ⅰ、撑紧系统Ⅱ、推进系统Ⅲ和油箱；油源系统Ⅰ通过液压泵吸油管路和溢流阀泄油管路与油箱连接；撑紧系统Ⅱ和推进系统Ⅲ通过高压管路与油源系统Ⅰ连接，并通过回油管路与油箱连接；撑紧系统Ⅱ与推进系统Ⅲ之间没有连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统，其特征在于：包括油源系统Ⅰ、撑紧系统Ⅱ、推进系统Ⅲ和油箱；油源系统Ⅰ通过液压泵吸油管路和溢流阀泄油管路与油箱连接；撑紧系统Ⅱ和推进系统Ⅲ通过高压管路与油源系统Ⅰ连接，并通过回油管路与油箱连接；撑紧系统Ⅱ与推进系统Ⅲ之间没有连接。


2.根据权利要求1所述的一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统，其特征在于：所述的油源系统Ⅰ至少包括第一高压小流量定量液压泵(2)、低压大流量定量液压泵(3)、第二高压小流量定量液压泵(5)；所述第一高压小流量定量液压泵(2)、低压大流量定量液压泵(3)的出油口与撑紧系统Ⅱ相连，用于给撑紧系统Ⅱ供油；所述的低压大流量定量液压泵(3)、第二高压小流量定量液压泵(5)的出油口与推进系统Ⅲ相连；用于给推进系统Ⅲ供油。


3.根据权利要求2所述的一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统，其特征在于：所述的油源系统Ⅰ还包括第一电磁溢流阀(6.1)、第二电磁溢流阀(6.2)、第三电磁溢流阀(7)、第一单向阀(11.1)、第二单向阀(11.2)、第三单向阀(11.3)和第四单向阀(12)；
第一高压小流量定量液压泵(2)的出油口(P2)同时与第一单向阀(11.1)的正向油口(A11.1)、第二单向阀(11.2)的正向油口(A11.2)和第一电磁溢流阀(6.1)的进油口(P6.1)相连，低压大流量定量液压泵(3)的出油口(P3)同时与第四单向阀(12)的正向油口(A12)和第三电磁溢流阀(7)的进油口(P7)相连，第二高压小流量定量液压泵(5)的出油口(P5)同时与第三单向阀(11.3)的正向油口(A11.3)和第二电磁溢流阀(6.2)的进油口(P6.2)相连，第一高压小流量定量液压泵(2)的吸油口(T2)、低压大流量定量液压泵(3)的吸油口(T3)、第二高压小流量定量液压泵(5)的吸油口(T5)、第一电磁溢流阀(6.1)的泄油口(T6.1)、第二电磁溢流阀(6.2)的泄油口(T6.2)和第三电磁溢流阀(7)的泄油口(T7)均与油箱相连。


4.根据权利要求3所述的一种高效节能的TBM水平姿态调整液压系统，其特征在于：所述的撑紧系统Ⅱ包括单向节流阀(8)、溢流阀(9)、蓄能器(10)、三位四通电磁换向阀A(13)、三位四通电液比例换向阀(14)、三位四通电磁换向阀B(15)、第一电液比例溢流阀(20.3)、第一节流阀(21)、第二节流阀(22.1)、第一液控单向阀(23)、第二液控单向阀(24.1)、第三液控单向阀(24.2)、第四液控单向阀(24.3)、二位三通电磁换向阀A(25.1)、二位三通电磁换向阀B(25.2)、第一压力传感器(27.1)、第一撑紧液压缸(28.1)和第二撑紧液压缸(28.2)；
第一节流阀(21)的第一油口(A21)与第一单向阀(11.1)的反向油口(B11.1)、蓄能器(10)的油口(P10)和溢流阀(9)的进油口(P9)相连，第一节流阀(21)的第二油口(B21)与三位四通电磁换向阀A(13)的进油口(P13)相连，三位四通电磁换向阀A(13)的第一出油口(A13)与单向节流阀(8)的反向油口(A8)相连，三位四通电磁换向阀A(13)的第二出油口(B13)与第一液控单向阀(23)的控制油口(X23)相连，单向节流阀(8)的正向油口(B8)与第一液控单向阀(23)的正向油口(A23)相连，三位四通电液比例换向阀(14)的进油口(P14)与第二单向阀(11.2)的反向油口(B11.2)相连，三位四通电液比例换向阀(14)的第一出油口(A14)同时与第二液控单向阀(24.1)的反向油口(B24.1)和二位三通电磁换向阀A(25.1)的回油口(T25.1)相连，三位四通电液比例换向阀(14)的第二出油口(B14)同时与第三液控单向阀(24.2)的反向油口(24.2)和二位三通电磁换向阀B(25.2)的回油口(T25.2)相连，第二节流阀(22.1)的第一油口(A22.1)与第四单向阀(12)的反向油口(B12)相连，第二节流阀(22.1)的第二油口(B22.1)与三位四通电磁换向阀B(15)的进油口(P15)相连，三位四通电磁换向阀B(15)的第一出油口(A15)同时与第二液控单向阀(24.1)的正向油口(A24.1)、第三液控单向阀(24.2)的正向油口(A24.2)和第四液控单向阀(24.3)的控制油口(X24.3)相连，三位四通电磁换向阀B(15)的第二出油口(B15)同时与第二液控单向阀(24.1)的控制油口(X24.1)、第三液控单向阀(24.2)的控制油口(X24.2)和第四液控单向阀(24.3)的正向油口(A24.3)相连，第一液控单向阀(23)的反向油口(B23)同时与二位三通电磁换向阀A(25.1)的进油口(P25.1)、二位三通电磁换向阀B(25.2)的进油口(P25.2)、第四液控单向阀(24.3)的反向油口(B24.3)、第一压力传感器(27.1)油口(P27.1)、第一电液比例溢流阀(20.3)的进油口(P20.3)、第一撑紧液压缸(28.1)的无杆腔油口(A28.1)和第二撑紧液压缸(28.2)的无杆腔油口(A28.2)相连，二位三通电磁换向阀A(25.1)的出油口(A25.1)与第一撑紧液压缸(28.1)的有杆腔油口(B28.1)相连，二位三通电磁换向阀B(25.2)的出油口(A25.2)与第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚国芳，王帅，陈玉羲，刘婧珂，张亚坤，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33