盾构机摆动油缸动作行程控制系统、控制方法及盾构机技术方案

本发明专利技术公开了一种盾构机摆动油缸动作行程控制系统、控制方法及盾构机，控制系统用于控制刀盘摆动油缸，其包括模拟量模块、PLC控制器和上位机；所述刀盘摆动油缸至少包含三个分区，每个分区均设置有分区油缸和油缸行程传感器，各个油缸行程传感器用于监测其对应的分区油缸的当前行程值并实时将所述当前行程值通过所述模拟量模块反馈给所述PLC控制器；所述PLC控制器能够根据所述上位机的输入指令得到所述刀盘的目标摆动角度和各分区油缸的目标行程值，以及根据各分区的行程值控制各分区油缸的伸缩。本发明专利技术提供的控制系统可以满足不同直径盾构对于刀盘换刀所需的空间，为换刀提供极大便利，也利于恢复刀盘转动。

Shield machine and its control system

【技术实现步骤摘要】
盾构机摆动油缸动作行程控制系统、控制方法及盾构机
本专利技术涉及盾构机控制领域，特别涉及一种盾构机摆动油缸动作行程控制系统、控制方法及盾构机。
技术介绍
随着城市地铁建设如火如荼的进行，盾构机也获得了长足的发展，新技术新设备层出不穷。刀盘摆动作为一项新技术，其主要用于刀盘摆动为刀盘刀具更换提供一个充裕的空间，这一点在一些大直径盾构中显得尤为重要。因为更换刀具是一个耗时耗力的工作，有时甚至因为刀盘外部空间不足而无法换刀，从而耽误施工进度。不仅如此，刀盘摆动也能在一定程度上解决刀盘卡死的问题。但是，如何能够精确控制刀盘摆动量以及对摆动量进行可变的选择是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种盾构机摆动油缸动作行程控制系统、控制方法及盾构机，所述技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种盾构机摆动油缸动作行程的控制系统，用于控制刀盘摆动油缸，所述控制系统包括模拟量模块、PLC控制器和上位机；所述刀盘摆动油缸至少包含三个分区，每个分区均设置有分区油缸和油缸行程传感器，分区油缸能够通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构机摆动油缸动作行程的控制系统，用于控制刀盘摆动油缸(5)，其特征在于，包括模拟量模块、PLC控制器和上位机；所述刀盘摆动油缸(5)至少包含三个分区，每个分区均设置有分区油缸和油缸行程传感器，所述分区油缸能够通过设置在盾构机的刀盘(1)上的摆动球铰(3)使得所述刀盘(1)发生摆动，各个油缸行程传感器用于监测其对应的分区油缸的当前行程值并实时将所述当前行程值通过所述模拟量模块反馈给所述PLC控制器；所述上位机设有所述刀盘(1)不同摆动方位及不同摆动量的选项；所述PLC控制器能够根据所述上位机的输入指令得到所述刀盘(1)的目标摆动角度和各分区油缸的目标行程值，以及根据各分区油缸的当前行程...

【技术特征摘要】
1.一种盾构机摆动油缸动作行程的控制系统，用于控制刀盘摆动油缸(5)，其特征在于，包括模拟量模块、PLC控制器和上位机；所述刀盘摆动油缸(5)至少包含三个分区，每个分区均设置有分区油缸和油缸行程传感器，所述分区油缸能够通过设置在盾构机的刀盘(1)上的摆动球铰(3)使得所述刀盘(1)发生摆动，各个油缸行程传感器用于监测其对应的分区油缸的当前行程值并实时将所述当前行程值通过所述模拟量模块反馈给所述PLC控制器；所述上位机设有所述刀盘(1)不同摆动方位及不同摆动量的选项；所述PLC控制器能够根据所述上位机的输入指令得到所述刀盘(1)的目标摆动角度和各分区油缸的目标行程值，以及根据各分区油缸的当前行程值和相应的目标行程值控制各分区油缸的伸缩。


2.根据权利要求1所述的盾构机摆动油缸动作行程的控制系统，其特征在于，所述摆动球铰(3)为圆环结构，所述摆动球铰(3)设置在所述刀盘(1)内侧，所述摆动球铰(3)圆心与所述刀盘(1)圆心的连线同时垂直于所述摆动球铰(3)和所述刀盘(1)所在的平面。


3.根据权利要求1所述的盾构机摆动油缸动作行程的控制系统，其特征在于，所述上位机设有触控屏，所述触控屏能够同时显示各分区油缸的目标行程值和相应的当前行程值，以及输入预设的刀盘摆动方位和刀盘摆动量。


4.根据权利要求2所述的盾构机摆动油缸动作行程的控制系统，其特征在于，所述刀盘摆动方位根据点钟方向进行划分；所述刀盘(1)围绕经过所述摆动球铰(3)圆心的直线进行摆动，所述直线还与所述刀盘(1)所在平面实时平行。


5.根据权利要求4所述的盾构机摆动油缸动作行程的控制系统，其特征在于，在所述刀盘(1)摆动过程中，所述刀盘(1)外沿任一点与所述摆动球铰(3)圆心距离保持不变。


6.一种盾构机摆动油缸动作行程的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选择刀盘摆动方位及刀盘摆动量的设定值，根据选择刀盘摆动方位确定刀盘外沿的轨迹点，将轨迹点的摆动圆弧对应的圆作为轨迹圆，轨迹圆的半径与刀盘摆动轨迹的半径相同，轨迹圆的圆心与摆动球铰的圆心相同，轨迹圆的圆心记为O点，轨迹圆所在平面与刀盘所在平面实时垂直；刀盘摆动前，所述轨迹圆与刀盘外沿交于A点和B点，A点在轨迹圆上关于轨迹圆圆心对称的一点记为C点，B点摆动后的位置记为B1点；
S2、根据刀盘摆动轨迹的半径以及刀盘开挖直径，通过以下公式得到刀盘极限摆动轨迹的弦长：



式中l1—即BC的长度，刀盘极限摆动轨迹的弦长；
R—即OB的长度，刀盘摆动轨迹的半径；

—即AB的长度，刀盘开挖直径；
S3、将轨迹圆上的B、B1、C三点相连得到圆内接三角形△BB1C，通过以下方程得到所述圆内接三角形BC边对应的角度：



式中—即∠BB1C的角度，所述圆内接三角形BC边对应的角度；
S4、刀盘摆动量设定值为三角形△BB1C中BC边上的高，记为l4，l4在BC边上的垂足记为D点，l4即为B1D的长度，根据圆内接三角形△BB1C的面积公式以及刀盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨开全，杨雄业，张涛，万坤，王文汛，徐涵，
申请(专利权)人：中交天和机械设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32