硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)，特別涉及硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)（簡(jiǎn)稱TBM)，是一種集機(jī)械、電氣、液壓、信息等技術(shù)于一體的隧 道掘進(jìn)設(shè)備，在隧道、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中扮演極其重要的角色。
[0003] 硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)屬重型裝備，系統(tǒng)龐大復(fù)雜，研發(fā)、制造成本高、周期長(zhǎng)。硬巖隧道 掘進(jìn)機(jī)工作環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜，工況多變，研發(fā)測(cè)試時(shí)，對(duì)配套場(chǎng)地的要求也很高。故在前 期理論研發(fā)時(shí)，必須引進(jìn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，以此進(jìn)行硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)機(jī)液系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿 真。但是由于用仿真的辦法精確地模擬液壓系統(tǒng)難度較大，故硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)機(jī)液仿真模 型相比于真實(shí)系統(tǒng)有較大差異。所以在設(shè)備技術(shù)不成熟、工況條件不明確的情況下，盲目開(kāi) 發(fā)大型硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)既容易造成不必要的浪費(fèi)，又給實(shí)驗(yàn)、測(cè)試帶來(lái)困難，而仿真分析也 不能得出精確特性。因而，硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)研發(fā)通常先采用縮比實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試、分析，待 技術(shù)成熟后，再生產(chǎn)等比原型機(jī)。
[0004] 在硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)的眾多核心技術(shù)中，液壓技術(shù)以其功率密度大的特點(diǎn)扮演了極 其重要的角色。因而，搭建可模擬硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時(shí)各類工況、綜合液壓控制技術(shù)的實(shí) 驗(yàn)臺(tái)是硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)整機(jī)開(kāi)發(fā)中重要的一環(huán)。中國(guó)專利號(hào)201410246311. 6給出了一種 順應(yīng)突變載荷的硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)液壓系統(tǒng)；中國(guó)專利號(hào)201310716992. 3給出了一種 壓力流量全過(guò)程適應(yīng)的硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)液壓系統(tǒng)；中國(guó)專利號(hào)201410241399. 2給出 了一種雙模式切換的硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)液壓系統(tǒng)；中國(guó)專利號(hào)201410615038. X給出了 一種推力和支撐力實(shí)時(shí)耦合的硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)支撐液壓系統(tǒng)。但對(duì)實(shí)現(xiàn)勻速推進(jìn)、抑 制偏載、配合調(diào)向的硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)的研究較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種勻速控制精度高、能夠抑 制偏載并且配合調(diào)向的硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 本發(fā)明的硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)，它包括送油管路，所述的送油管路一 端與油箱連通并且另一端順次連接過(guò)濾器、定量栗、單向閥以及截止閥，電動(dòng)機(jī)與所述的定 量栗剛性連接，所述的定量栗的出油口與先導(dǎo)式電磁溢流閥的進(jìn)油口相連接，所述的先導(dǎo) 式電磁溢流閥的先導(dǎo)控制油口與二位四通換向閥的第一 口連接，所述的二位四通換向閥的 第二口以及先導(dǎo)式電磁溢流閥出油口與油箱連接；所述的截止閥的出油口與三位四通電液 伺服閥的第一 口連接，所述的三位四通電液伺服閥的第四口分別與第一、第二、第三、第四 單向比例減壓閥的進(jìn)口連接，所述的第一、第二、第三、第四單向比例減壓閥的出油口各自 連接一個(gè)壓力傳感器以及一個(gè)推進(jìn)缸的無(wú)桿腔，四個(gè)推進(jìn)缸的有桿腔分別與三位四通電液 伺服閥的第三口連接，所述的四個(gè)推進(jìn)缸分別內(nèi)置一個(gè)位移傳感器，所述的三位四通電液 伺服閥的第二口與油箱連接。
[0008] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0009] 1.由于推進(jìn)油缸與主梁成一個(gè)變化的角度，主梁勻速前進(jìn)時(shí)，推進(jìn)缸必須變速推 進(jìn)，故從推進(jìn)缸位移傳感器獲得位移值，輸入給控制器，控制器依據(jù)所給相關(guān)公式可得對(duì)應(yīng) 位移值的流量，進(jìn)而發(fā)出控制信號(hào)給三位四通電液伺服閥來(lái)精準(zhǔn)控制推進(jìn)缸流量，以實(shí)現(xiàn) 主梁勻速推進(jìn)。
[0010] 2.當(dāng)主梁偏載時(shí)，傳統(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)會(huì)隨著偏載發(fā)生，逐漸產(chǎn)生更大的偏載，本發(fā)明 所述的推進(jìn)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)調(diào)控四個(gè)推進(jìn)缸無(wú)桿腔的壓力，以實(shí)現(xiàn)主梁偏載時(shí)抑制偏載。
[0011] 3.當(dāng)主梁主動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，傳統(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)會(huì)抑制主梁的調(diào)向效果，本發(fā)明所述的推 進(jìn)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)調(diào)控四個(gè)推進(jìn)缸無(wú)桿腔的壓力，以實(shí)現(xiàn)主梁調(diào)向時(shí)配合調(diào)向。
[0012] 4.本發(fā)明所述液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)于硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)來(lái)說(shuō)，既能大幅降低成 本，又能高效地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各種功能，能夠較準(zhǔn)確地模擬硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工 況，提尚研發(fā)效率。
[0013] 5.本發(fā)明所述的推進(jìn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)推進(jìn)油缸的快速?gòu)?fù)位的功能，既能模擬硬巖隧 道掘進(jìn)機(jī)實(shí)際工況，又能提高實(shí)驗(yàn)臺(tái)的效率。
[0014] 6.本發(fā)明所述的推進(jìn)液壓系統(tǒng)可用于硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)控制算法開(kāi)發(fā)，通過(guò)研究不 同控制算法的效果，得出最佳控制策略。
[0015] 7.本發(fā)明所述推進(jìn)液壓系統(tǒng)采用三位四通電液伺服閥，具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，仿真精 度高、占用場(chǎng)地小等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)的推進(jìn)缸與主梁機(jī)構(gòu)連接運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn) 圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)的安裝運(yùn)行俯視示意圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。此處所描述的具體實(shí)施 例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020] 參閱圖1，設(shè)定初始時(shí)刻兩鉸鏈A、B間的距離為X。，推進(jìn)缸缸桿位移為S，圖中：鉸 鏈A到主梁8的導(dǎo)軌軸線C的垂直距離為a，推進(jìn)缸101與主梁8夾角為Θ，推進(jìn)缸101 無(wú)桿腔直徑為D。
[0021] 參閱圖2,圖示了推進(jìn)缸101與主梁8、刀盤(pán)9等的連接關(guān)系。圖中：主梁8與刀盤(pán) 9相連，推進(jìn)缸101活塞桿與主梁8相連。推進(jìn)缸101包括4個(gè)推進(jìn)缸101-1、101-2、101-3、 101-4,在主梁8左右各2個(gè)推進(jìn)缸，成對(duì)稱狀分布，推進(jìn)缸兩端用萬(wàn)向鉸鏈分別與主梁8和 撐靴連接（推進(jìn)時(shí)撐靴相對(duì)地面靜止，即相當(dāng)于推進(jìn)缸與地面連接）。
[0022] 考察推進(jìn)缸活塞桿與主梁8鉸接點(diǎn)B，速度Vp為刀盤(pán)9推進(jìn)速度，速度Vc為活塞 桿相對(duì)缸體的速度。Vc與Vp夾角為0，D為推進(jìn)缸無(wú)桿腔直徑，X。為初始時(shí)刻兩鉸鏈A、B 間的距離，S為推進(jìn)缸的活塞桿位移，a為鉸鏈A到主梁8導(dǎo)軌軸線C的垂直距離，Q為四個(gè) 推進(jìn)缸總流量。根據(jù)幾何關(guān)系，有
[0028] 可見(jiàn)D、a、X。均為已知數(shù)，Vp為設(shè)定刀盤(pán)9速度值，控制器接收四個(gè)推進(jìn)缸內(nèi)置位 移傳感器105所測(cè)四個(gè)位移值并取平均值S，可實(shí)時(shí)求得四個(gè)推進(jìn)缸所需總流量Q值，控制 器再據(jù)Q值調(diào)節(jié)三位四通電液伺服閥以獲得精確流量Q，以實(shí)現(xiàn)主梁8及刀盤(pán)9的勻速推 進(jìn)。
[0029] 參閱圖3,本發(fā)明的硬巖掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)包括：送油管路，所述的送油 管路一端與油箱1連通并且另一端順次連接過(guò)濾器2、定量栗4、單向閥6以及截止閥7,電 動(dòng)機(jī)3與所述的定量栗4剛性連接，所述的定量栗4的出油口與先導(dǎo)式電磁溢流閥5的進(jìn) 油口相連接，所述的先導(dǎo)式電磁溢流閥5的先導(dǎo)控制油口與二位四通換向閥的第一口 Y連 接，所述的二位四通換向閥的第二口 X以及先導(dǎo)式電磁溢流閥出油口與油箱1連接。油箱 中的油經(jīng)過(guò)濾器2進(jìn)入定量栗4,然后分為兩路，一路流經(jīng)單向閥6以及截止閥7,另一路經(jīng) 定量栗4的出油口流入先導(dǎo)式電磁溢流閥5,然后流回油箱。
[0030] 所述的截止閥7的出油口與三位四通電液伺服閥104的第一口 P連接，三位四通 電液伺服閥104的第四口 B分別與第一、第二、第三、第四單向比例減壓閥102-1、102-2、 102-3、102-4的進(jìn)口連接，所述的第一、第二、第三、第四單向比例減壓閥102-1、102-2、 102-3、102-4的出油