[發(fā)明專利]變轉(zhuǎn)速變排量復合控制的刀盤閉式液壓驅(qū)動系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010173608.6
• 申請日: 2010-05-17
• 公開（公告）號: CN101967980A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 龔國芳;周如林;汪慧;劉懷印;應群偉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學;杭州鍋爐集團股份有限公司;杭州杭鍋通用設備有限公司
• 主分類號: E21D9/093
• 分類號: E21D9/093;F15B1/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種流體壓力執(zhí)行機構(gòu)，尤其涉及一種采用變轉(zhuǎn)速變排量復合控制的盾構(gòu)刀盤閉式節(jié)能液壓控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

盾構(gòu)掘進機是一種專用于地下隧道工程施工的現(xiàn)代化高科技掘進裝備。與傳統(tǒng)的施工方法相比，盾構(gòu)法具有施工安全、快速、工程質(zhì)量高、地面擾動小、勞動強度低等許多優(yōu)點。由于采用了先進的開挖面穩(wěn)定技術(shù)，盾構(gòu)掘進尤其在地質(zhì)條件復雜多變和施工環(huán)境惡劣的隧道工程建設中顯出了獨特的優(yōu)勢。此外，盾構(gòu)在滿足復雜路線掘進方面也發(fā)揮著其它掘進形式不可替代的作用。隨著科技發(fā)展和社會進步，盾構(gòu)掘進將逐步取代傳統(tǒng)方法。

刀盤驅(qū)動系統(tǒng)是盾構(gòu)掘進機的重要組成部分，刀盤轉(zhuǎn)動負責切削前方的土體，刀盤系統(tǒng)所需能量大，在盾構(gòu)機中扮演越來越重要的作用，同推進系統(tǒng)、螺旋輸送機、管片拼裝系統(tǒng)構(gòu)成了完整的盾構(gòu)機。這幾部分系統(tǒng)同步運作、緊密配合，共同完成盾構(gòu)掘進任務。由于盾構(gòu)工作條件惡劣且負載很大，刀盤系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、螺旋系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)均采用液壓驅(qū)動。

盾構(gòu)刀盤驅(qū)動是一種典型的大功率、大負載工況，根據(jù)不同的地質(zhì)條件刀盤轉(zhuǎn)速變化范圍大，功率變化范圍廣，在能耗如此大的系統(tǒng)中，工作效率對系統(tǒng)性能而言是一個極其重要的影響因素。傳統(tǒng)盾構(gòu)刀盤中大多采用閥控方式，開式系統(tǒng)，該控制方式從一定程度上會造成很大的節(jié)流和溢流損失，最終造成系統(tǒng)整體效率降低和能量的損失。系統(tǒng)效率低不僅浪費了能量、影響了設備壽命，而且惡化了施工環(huán)境，帶來諸多不利因素。相對于閥控系統(tǒng)而言泵控馬達的閉式容積調(diào)速系統(tǒng)雖然能夠調(diào)高系統(tǒng)的效率，但是單獨泵控系統(tǒng)會限制調(diào)速的范圍，同時有響應慢，存在滯后的缺點，壓力不能連續(xù)可調(diào)。單獨的變轉(zhuǎn)速控制會受到泵轉(zhuǎn)速極限的限制，這些問題在一些情況下可能影響了盾構(gòu)的整體性能的提高，因此如何在確保盾構(gòu)掘進系統(tǒng)正確高效完成掘進任務的情況下實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的實現(xiàn)快速響應性和拓寬刀盤調(diào)速范圍是盾構(gòu)掘進中的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)在施工過程中存在系統(tǒng)響應慢、刀盤調(diào)速范圍受限的問題，提供了一種變轉(zhuǎn)速變排量復合控制的刀盤閉式液壓驅(qū)動系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的和效果是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種變轉(zhuǎn)速變排量復合控制的刀盤閉式液壓驅(qū)動系統(tǒng)，包括：高壓蓄能器、低壓蓄能器、二位四通插裝閥、第一壓力表、第二壓力表、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一過濾器、第二過濾器、變頻器和第一電機、第一聯(lián)軸器、雙向變量泵、電磁截止閥、第一安全閥、第二安全閥、第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、第五單向閥、第六單向閥、比例溢流閥、梭閥、馬達組、第二電機、第二聯(lián)軸器、定量泵、吸油口過濾器、油箱、出油口過濾器、電磁溢流閥。

變頻器和第一電機通過第一聯(lián)軸器與雙向變量泵剛性連接，雙向變量泵的吸油口與帶油訊發(fā)生裝置的吸油口過濾器連通，雙向變量泵的出油口與帶有油訊發(fā)生裝置的出油口過濾器進油口連接，出油口過濾器出油口與主油路連接；二位四通插裝閥的進油口T、第一單向閥一端、第四單向閥一端、第五單向閥一端、第一安全閥一端、第二安全閥一端、第二壓力表和馬達組的一端與主油路連接，二位四通插裝閥的P口、第一壓力表、第一安全閥另一端、第二安全閥的另一端、第二單向閥一端、第三單向閥一端、第六單向閥一端和馬達組的另一端與主回油路連接；第一單向閥的另一端、第二單向閥另一端和比例溢流閥的出口端連接；第三單向閥另一端、第四單向閥另一端和比例溢流閥進油口相連；梭閥的一個進油口和馬達組的一端連接，梭閥的另一個進油口和馬達組的另一端連接，梭閥的出口同電磁截止閥相連，電磁截止閥的另一端同雙向變量泵的控制口相連接；定量泵通過第二聯(lián)軸器和第二電機剛性連接，定量泵的吸油口和吸油口過濾器的排油口連接，定量泵的排油口分別與出油口過濾器的排油口和電磁溢流閥的一端連接；出油口過濾器的另一端分別與第五單向閥另一端和第六單向閥另一端相連接、電磁溢流閥出油口分別與吸油口過濾器的吸油口與和油箱連接。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是：

1)通過單向閥和比例溢流閥的組合可以實現(xiàn)盾構(gòu)刀盤在正反轉(zhuǎn)過程中，實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的連續(xù)可調(diào)。

2)在掘進過程中，變轉(zhuǎn)速調(diào)速控制作為第一級，傳遞效率高，響應快，當系統(tǒng)轉(zhuǎn)速受到限制時，可以通過調(diào)節(jié)變量泵的排量進行控制，大大提高的刀盤的轉(zhuǎn)速范圍。

3)通過梭閥將馬達兩端較高的壓力作為反饋壓力來調(diào)節(jié)泵的排量，響應高，反應快。