推力和支撐力實(shí)時耦合調(diào)控的tbm推進(jìn)支撐液壓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及流體壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種推力和支撐力實(shí)時耦合調(diào)控的TBM推進(jìn)支撐液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine，簡稱TBM)，是一種集掘進(jìn)、出澄、初期支護(hù)、通風(fēng)除塵為一體的大型隧道掘進(jìn)機(jī)械。TBM掘進(jìn)破巖時，由刀盤驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動主機(jī)前部裝有若干滾刀的刀盤旋轉(zhuǎn)，并由TBM推進(jìn)系統(tǒng)給刀盤提供推進(jìn)力，撐靴系統(tǒng)支撐洞壁承受支反力，在推進(jìn)系統(tǒng)作用下刀盤向巖層頂進(jìn)，同時依靠刀盤上的盤形滾刀擠壓破碎巖石，從而使隧洞全斷面一次開挖成形。TBM掘進(jìn)速度快、施工質(zhì)量穩(wěn)定、安全作業(yè)條件好，對生態(tài)環(huán)境影響小。
[0003]TBM推進(jìn)支撐系統(tǒng)具備推進(jìn)、支撐、換步、調(diào)向的功能。推進(jìn)支撐換步機(jī)構(gòu)是TBM連續(xù)掘進(jìn)作業(yè)的關(guān)鍵部件，是影響整機(jī)掘進(jìn)效率、掘進(jìn)精度及動力特性的主要因素之一。由于圍巖環(huán)境不確定性、強(qiáng)沖擊、強(qiáng)振動，在任何圍巖條件下產(chǎn)生穩(wěn)定的大推力，高效的傳遞和精準(zhǔn)的姿態(tài)控制成為推進(jìn)系統(tǒng)的制約條件。面向復(fù)雜地質(zhì)條件，實(shí)時調(diào)節(jié)TBM的推進(jìn)支撐參數(shù)，提高TBM的掘進(jìn)效率及掘進(jìn)適應(yīng)性成為TBM推進(jìn)支撐系統(tǒng)的主要難題。
[0004]目前施工實(shí)踐中應(yīng)用最廣的是單對水平浮動支撐的開敞式TBM。TBM向前掘進(jìn)時，推進(jìn)液壓缸和撐靴液壓缸的工作壓力依據(jù)地質(zhì)探測數(shù)據(jù)調(diào)定，而后在整個施工段以調(diào)定的推進(jìn)壓力向前推進(jìn)，調(diào)定的支撐壓力使撐靴撐緊洞壁。由于撐靴缸壓力設(shè)定常值、推進(jìn)系統(tǒng)保持接地比壓恒定，TBM對圍巖的擾動大、地質(zhì)適應(yīng)性差。在TBM支撐推進(jìn)換步全過程中，若能對推力和支撐力進(jìn)行實(shí)時耦合調(diào)控，TBM掘進(jìn)效率以及對復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)性將大大提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有的TBM施工過程中存在的效率低下、地質(zhì)適應(yīng)性差、圍巖擾動大等問題，兼顧滿足硬巖掘進(jìn)施工要求，本實(shí)用新型提供了一種推力和支撐力實(shí)時耦合調(diào)控的TBM推進(jìn)支撐液壓系統(tǒng)，既可以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)壓力和支撐壓的實(shí)時耦合調(diào)節(jié)控制，增加系統(tǒng)在施工過程中對圍巖條件的自適應(yīng)性，又可以大大降低推力和支撐力不匹配從而引起TBM卡機(jī)刀盤受困的事故發(fā)生概率。
[0006]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]推力和支撐力實(shí)時耦合調(diào)控的TBM推進(jìn)支撐液壓系統(tǒng)包括:第一比例減壓閥、第一三位四通換向閥、安全閥、溢流閥、推進(jìn)液壓缸、第一壓力傳感器、第二三位四通換向閥、第二比例減壓閥、第三三位四通換向閥、第一液控單向閥、第一節(jié)流口、撐靴液壓缸、第二壓力傳感器、第二節(jié)流口、第二液控單向閥、第三液控單向閥、第一背壓閥、第二背壓閥、第四液控單向閥、單向閥、第四三位四通換向閥；高壓小流量進(jìn)油路與第一比例減壓閥的進(jìn)油口、第二比例減壓閥的進(jìn)油口相連；第一比例減壓閥的出油口與第一三位四通換向閥的第一油口連通；第一三位四通換向閥的第二油口與安全閥的進(jìn)油口、推進(jìn)液壓缸的進(jìn)油口、第二三位四通換向閥的第二油口、第一壓力傳感器相連；推進(jìn)液壓缸的出油口與第一三位四通換向閥的第三油口、溢流閥的進(jìn)油口、第二三位四通換向閥的第三油口相連；第二比例減壓閥的出油口與第三三位四通換向閥的第一油口連通；第三三位四通換向閥的第二油口與第一液控單向閥的進(jìn)油口連通；第一液控單向閥的出油口與第一節(jié)流口的進(jìn)油口相連；第一節(jié)流口的出油口與撐靴液壓缸的進(jìn)油口、第二節(jié)流口的出油口、第二壓力傳感器相連；撐靴液壓缸的第一出油口與第三液控單向閥的進(jìn)油口、第一背壓閥的進(jìn)油口連通；撐靴液壓缸的第二出油口與第四液控單向閥的進(jìn)油口、第二背壓閥的進(jìn)油口連通；第三液控單向閥的出油口、第一背壓閥的出油口、第二背壓閥的出油口、第四液控單向閥的出油口、第二液控單向閥的控制油口與單向閥的進(jìn)油口、第四三位四通換向閥的第二油口相連；單向閥的出油口與第三三位四通換向閥的第三油口、第一液控單向閥的控制油口相連；第二節(jié)流口的進(jìn)油口與第二液控單向閥的出油口連通；第二液控單向閥的進(jìn)油口、第三液控單向閥的控制油口、第四液控單向閥的控制油口與第四三位四通換向閥的第三油口連通；低壓大流量進(jìn)油路與第二三位四通換向閥的第一油口、第四三位四通換向閥的第一油口相連；安全閥的出油口、三位四通換向閥的第四油口、溢流閥的出油口、第二三位四通換向閥的第四油口、第三三位四通換向閥的第四油口、第四三位四通換向閥的第四油口與主回油路相連。其中，四個推進(jìn)液壓缸的進(jìn)油口相互連通，四個推進(jìn)液壓缸的出油口相互連通。
[0008]本實(shí)用新型與【背景技術(shù)】相比，具有的有益效果是:
[0009]I)推進(jìn)缸和撐靴缸的工作壓力在掘進(jìn)過程中實(shí)時可調(diào)，依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)、掘進(jìn)速率、以及圍巖參數(shù)，可以提高推進(jìn)支撐系統(tǒng)對圍巖的適應(yīng)性，降低TBM對圍巖的擾動。
[0010]2)在整個掘進(jìn)施工段，TBM的推進(jìn)力和支撐力的相互關(guān)系可依據(jù)圍巖條件實(shí)時耦合調(diào)控。在不同的撐靴接地比壓、巖體抗壓強(qiáng)度的作用下，為TBM設(shè)計(jì)相應(yīng)的智能控制器，實(shí)時控制推進(jìn)缸和撐靴缸的工作壓力，使TBM的推力和支撐力始終保持在最優(yōu)耦合關(guān)系，TBM的掘進(jìn)效率達(dá)到最大化。此外，由于TBM的推力和支撐力始終得到耦合調(diào)控，掘進(jìn)機(jī)對圍巖的破壞擾動在可控范圍內(nèi)持續(xù)變化。圍巖的變形得到合理控制，TBM刀盤或盾體被卡的概率大大降低。
【附圖說明】
[0011]附圖1是推力和支撐力實(shí)時耦合調(diào)控的TBM推進(jìn)支撐液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1.第一比例減壓閥，2.第一三位四通換向閥，3.安全閥，4.溢流閥，5.推進(jìn)液壓缸，6.第一壓力傳感器，7.第二三位四通換向閥，8.第二比例減壓閥，9.第三三位四通換向閥，10.第一液控單向閥，11.第一節(jié)流口，12.撐靴液壓缸，13.第二壓力傳感器，14.第二節(jié)流口，15.第二液控單向閥，16.第三液控單向閥，17.第一背壓閥，18.第二背壓閥，19.第四液控單向閥，20.第四單向閥，21.三位四通換向閥。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0014]推力和支撐力實(shí)時耦合調(diào)控的TBM推進(jìn)支撐液壓系統(tǒng)，其特征在于包括:第一比例減壓閥1、第一三位四通換向閥2、安全閥3、溢流閥4、推進(jìn)液壓缸5、第一壓力傳感器6、第二三位四通換向閥7、第二比例減壓閥8、第三三位四通換向閥9、液控單向閥10、第一節(jié)流口 11、撐靴液壓缸12、第二壓力傳感器13、第二節(jié)流口 14、第二液控單向閥15、第三液控單向閥16、第一背壓閥17、第二背壓閥18、第四液控單向閥19、單向閥20、第四三位四通換向閥21 ;高壓小流量進(jìn)油路與第一比例減壓閥I的進(jìn)油口 P1、第二比例減壓閥8的進(jìn)油口P8相連；第一比例減壓閥I的出油口 Tl與第一三位四通換向閥2的第一油口 P2連通；第一三位四通換向閥2的第二油口 A2與安全閥3的進(jìn)油口 P3、推進(jìn)液壓缸5的進(jìn)油口 P5、第二三位四通換向閥7的第二油口 A7、第一壓力傳感器6相連；推進(jìn)液壓缸5的出油口 T5與第一三位四通換向閥2的第三油口 B2、溢流閥4的進(jìn)油口 P4、第二三位四通換向閥7的第三油口 B7相連；第二比例減壓閥8的出油口 T8與第三三位四通換向閥9的第一油口 P9連通；第三三位四通換向閥9的第二油口 A9與第一液控單向閥10的進(jìn)油口 PlO連通；第一液控單向閥10的出油口 TlO與第一節(jié)流口 11的進(jìn)油口 Pll相連；第一節(jié)流口 11的出油口Tll與撐靴液壓缸12的進(jìn)油口 P12、第二節(jié)流口 14的出油口 T14、第二壓力傳感器13相連；撐靴液壓缸12的第一出油口 T12.1與第三液控單向閥16的進(jìn)油口 P16、第一背壓閥17的進(jìn)油口 P17連通；撐靴液壓缸12的第二出油口 T12.2與第四液控單向閥19的進(jìn)油口 P19、第二背壓閥18的進(jìn)油口 P18連通；第三液控單向閥16的出油口 T16、第一背壓閥17的出油口 T17、第二背壓閥18的出油口 T18、第四液控單向閥19的出油口 T19、第二液控單向閥15的控制油口 X15與單向閥20的進(jìn)油口 P20、第四三位四通換向閥21的第二油口 A21相連；單向閥20的出油口 T20與第三三位四通換向閥9的第三油口 B9、第一液控單向閥10的控制油口 XlO相連；第二節(jié)流口 14的進(jìn)油口 P14與第二液控單向閥15的出油口 T15連通；第二液控單向閥15的進(jìn)油口 P15、第三液控單向閥16的控制油口 X16、第四液控單向閥19的控制油口 X19與第四三位四通換向閥21的第三油口 B21連通；低壓大流量進(jìn)油路與第二三位四通換向閥7的第一油口 P7、第四三位四通換向閥21的第一油口 P21相連；安全閥3的出油口 T3、第一三位四通換向閥2的第四油口 T2、溢流閥4的出油口 T4、第二三位四通換向閥7的第四油口 T7、第三三位四通換向閥9的第四油口 T9、第四三位四通換向閥21的第四油口 T21與主回油路相連。其中，四個推進(jìn)液壓缸的進(jìn)油口相互連通P5，四個推進(jìn)液壓缸的出油口相互連通T5。
[0015]本實(shí)用新型的工作原理如