一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统，包括相连接的恒压油源和控制器，所述恒压油源上连接有中心油路和旋切油路，所述中心油路上设有主驱动液压单元，旋切油路上并联有N个伸缩旋切臂液压单元，N≥1；所述旋切油路上设有高压过滤器和蓄能器组件，主驱动液压单元和伸缩旋切臂液压单元均与控制器相连接。本发明专利技术主驱动液压单元和伸缩旋切臂液压单元形成形成完整的PID闭环控制，提高液压控制精度，实现对隧道的多种断面的开挖。

【技术实现步骤摘要】
一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统
本专利技术涉及悬臂掘进机
，特别是指一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统。
技术介绍
目前掘进机的开挖断面基本为圆形，虽然也有少部分可以完成矩形、马蹄形等异形断面的案例，但是这些异形断面全部应用于软土隧道开挖，在岩石隧道工程中还未见，并且该种掘进机开挖断面一旦确定，在应用过程中就无法再次改变，其开挖形状单一，应用范围受限，无法做到任意断面开挖。而现有的悬臂掘进机如申请号为CN201911269643.5的一种带撑靴的悬臂掘进机及其施工方法的悬臂掘进机仅能通过旋切刀开挖，开挖阻力大，开挖断面受限，且掘进效率低，其对旋切刀不能进行实时精确控制，因此需要研制一种能变径开挖任意断面悬臂掘进机的液压控制系统，以适应多样断面隧道的精确开挖。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统，以解决上述技术问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统，包括相连接的恒压油源和控制器，所述恒压油源上连接有中心油路和旋切油路，所述中心油路上设有主驱动液压单元，旋切油路上并联有N个伸缩旋切臂液压单元，N≥1；所述旋切油路上设有高压过滤器和蓄能器组件，主驱动液压单元和伸缩旋切臂液压单元均与控制器相连接。所述伸缩旋切臂液压单元包括分支管路，分支管路与旋切油路相连通，分支管路上设有第一减压阀、并联设置的旋切臂伸缩油缸和旋切臂摆动油缸，旋切臂伸缩油缸通过第一比例换向阀与分支管路相连通，旋切臂摆动油缸通过第二比例换向阀与分支管路相连通。所述旋切臂伸缩油缸与第一比例换向阀之间的管路上设有第一平衡阀，旋切臂摆动油缸与第二比例换向阀之间的管路上设有第二平衡阀。所述旋切臂伸缩油缸和旋切臂摆动油缸内均设有行程传感器，第一比例换向阀和第二比例换向阀均与控制器相连接。所述主驱动液压单元包括串联在中心油路上的闭式泵、液压驱动马达和冲洗阀块，冲洗阀块位于闭式泵和液压驱动马达之间。所述冲洗阀块包括串联设置的液控阀和背压阀，背压阀设置在液控阀的进液端。本专利技术通过在中心油路上设至主驱动液压单元，实现对中心刀盘和伸缩旋切臂的旋转控制，通过在旋切油路设置伸缩旋切臂液压单元，实现对伸缩旋切臂的单独控制，实现中心刀盘的挤压破岩在先开挖，旋切滚刀对中心刀盘开挖的洞壁进行在后旋切开挖，完成隧道的开挖、扩挖一次成型，提高开挖效率。本专利技术主驱动液压单元和伸缩旋切臂液压单元形成形成完整的PID闭环控制，提高液压控制精度，实现对隧道的多种断面的开挖。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术整体控制原理示意图。图2为本专利技术伸缩旋切臂液压单元控制原理示意图。图3为本专利技术开挖装置结构示意图。图4为本专利技术伸缩旋切臂结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，实施例1，一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统，包括相连接的恒压油源1和控制器，控制器为整个系统的控制系统。所述恒压油源1上连接有中心油路2和旋切油路3，中心油路2为中心刀盘102的转动提供动力。旋切油路3为伸缩旋切臂106的伸缩和摆动提供动力。所述中心油路2上设有主驱动液压单元4，主驱动液压单元4与中心刀盘102的主驱动2相连接，旋切油路3上并联有N个伸缩旋切臂液压单元5，N≥1，本专利技术中N=4；伸缩旋切臂液压单元5与伸缩旋切臂106一一对应。所述旋切油路3上设有高压过滤器6和蓄能器组件7，蓄能器组件主要作用是旋切臂在动作过程中需要短时大流量供油时提供油源，动作慢时油源给蓄能器充液，减小系统流量配置，节能环保，在有冲击的时候也可以吸收能量，减小冲击。高压过滤器6过滤恒压油源过来的液压油。主驱动液压单元4和伸缩旋切臂液压单元5均与控制器相连接，形成完整的PID闭环控制。进一步，如图2所示，所述伸缩旋切臂液压单元5包括分支管路501，分支管路501与旋切油路3相连通，分支管路501上设有第一减压阀502、并联设置的旋切臂伸缩油缸503和旋切臂摆动油缸504，第一减压阀502将管路压力减压到负载需要的最大压力加上压差值，压差值需要≥比例换向阀的补偿压力要求。旋切臂伸缩油缸503用于伸缩旋切臂106的伸缩，即伸缩旋切臂包括外臂1061和內臂1062，內臂的外端设有旋切刀1063。旋切臂摆动油缸504用于伸缩旋切臂的摆动。旋切臂伸缩油缸503通过第一比例换向阀505与分支管路501相连通，旋切臂摆动油缸504通过第二比例换向阀506与分支管路501相连通。第一比例换向阀、第二比例换向阀控制旋切臂伸缩油缸和摆动油缸的动作方向及速度，带压差补偿器。进一步，所述旋切臂伸缩油缸503与第一比例换向阀505之间的管路上设有第一平衡阀507，旋切臂摆动油缸504与第二比例换向阀506之间的管路上设有第二平衡阀508。平衡阀直接固定安装在相应油缸的油口上，作用1，在Y04比例换向阀和油缸之间管路爆管时，可以锁定油缸，防止因为爆管导致旋切臂失控；作用2，在旋切臂伸缩和摆动时起平稳作用；作用3，在旋切臂任意位置停止时，锁定旋切臂；作用4，当某一时刻，旋切臂受外力导致油缸压力过高时，平衡阀溢流保护油缸。所述旋切臂伸缩油缸503和旋切臂摆动油缸504内均设有行程传感器，检测旋切臂动作位置。第一比例换向阀505和第二比例换向阀506均与控制器相连接。伸缩旋切臂的控制方式：可以为手动模式、遥控模式、自动模式。手动模式：手动选择旋切臂油缸动作方向，调电位计输出给PLC（或控制器）电压，PLC（或控制器）输出0-10V信号给比例放大器，比例放大器输出PWM（脉宽调质）信号给比例换向阀，控制油缸的动作方向和动作速度。遥控模式：遥控器手动拨动拨杆位置，输出信号给接收器，接收器把信号指令给PLC（或控制器），PLC（或控制器）输出0-10V信号给比例放大器，比例放大器输出PWM（脉宽调质）信号给相应的比例换向阀，控制相应油缸的动作方向和动作速度。自动模式：先根据需要开挖的断面形状规划旋切臂的运动路径，路径为一系列的空间三维坐标点组成，通常情况下，20-50ms取一个空间坐标点，点与点之间采用差补算法实现圆滑过渡，根据旋切臂旋转速度、角度位置反解旋切臂伸缩油缸和摆动油缸的位移及速度，PLC（或控制器）自动输出信号给比例放大器，比例放大器输出PWM（脉宽调质）信号给相应的比例换向阀，从而控制相应的油缸的动作，旋切臂伸缩油缸和摆动油缸内置的行程传感器反馈位移信号给PLC（或控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统，包括相连接的恒压油源（1）和控制器，其特征在于：所述恒压油源（1）上连接有中心油路（2）和旋切油路（3），所述中心油路（2）上设有主驱动液压单元（4），旋切油路（3）上并联有N个伸缩旋切臂液压单元（5），N≥1；所述旋切油路（3）上设有高压过滤器（6）和蓄能器组件（7），主驱动液压单元（4）和伸缩旋切臂液压单元（5）均与控制器相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统，包括相连接的恒压油源（1）和控制器，其特征在于：所述恒压油源（1）上连接有中心油路（2）和旋切油路（3），所述中心油路（2）上设有主驱动液压单元（4），旋切油路（3）上并联有N个伸缩旋切臂液压单元（5），N≥1；所述旋切油路（3）上设有高压过滤器（6）和蓄能器组件（7），主驱动液压单元（4）和伸缩旋切臂液压单元（5）均与控制器相连接。


2.根据权利要求1所述的悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统，其特征在于：所述伸缩旋切臂液压单元（5）包括分支管路（501），分支管路（501）与旋切油路（3）相连通，分支管路（501）上设有第一减压阀（502）、并联设置的旋切臂伸缩油缸（503）和旋切臂摆动油缸（504），旋切臂伸缩油缸（503）通过第一比例换向阀（505）与分支管路（501）相连通，旋切臂摆动油缸（504）通过第二比例换向阀（506）与分支管路（501）相连通。


3.根据权利要求2所述的悬臂掘进机开挖装置的液压控制系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶蕾，文勇亮，贾连辉，许顺海，赵华，卓普周，李建斌，姜礼杰，钱豪，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41