[發明專利]隧道掘進機扭矩負載模擬液壓系統

有效

• 申請號: 201410369700.8
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104196776A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 龔國芳;劉統;張振;饒云意;王偉;吳偉強;楊華勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F15B11/00
• 分類號: F15B11/00;G01M13/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及負載模擬液壓系統，尤其涉及一種隧道掘進機扭矩負載模擬液 壓系統。

背景技術

隧道掘進機是一種靠電機或液壓馬達驅動刀盤旋轉，在液壓推進系統作用 下刀盤向巖土層頂進，依靠刀盤上的刀具破壞巖土層，從而使隧洞全斷面一次 開挖成形的大型工程機械。隧道掘進機施工法集隧道施工的開挖、出碴、通風 除塵、敷設隧道軌線以及風水電延伸于一體，具有快速、優質、安全、環保等 施工特點。

隧道掘進機結構龐大，系統復雜，成本高昂，對不同的地質條件適應性較 差，比如隧道掘進機中適用于土壤和砂石的盾構機，以及適用于硬巖掘進的硬 巖掘進機(簡稱TBM)，而不同的土質或巖石對掘進機的扭矩負載作用差別很大， 直接影響到掘進機刀盤驅動的關鍵結構形式選擇和技術參數設計。因此開展掘 進機扭矩負載研究具有重要意義。

隧道施工環境制約了施工數據采集的準確度，現有的理論計算無法兼顧復 雜的施工環境，因此開展物理模擬試驗是主要的可行方案。現有扭矩負載模擬 方案有些采用填埋土箱或防止巖塊作為負載模擬，雖然具有比較準確的優點， 但埋土巖塊更換不易，數據采集困難，且更換成本較高；液壓系統具有功率密 度大，并具有成熟的回轉負載元件液壓泵以及配套的傳感器，因此采用液壓系 統作扭矩負載模擬具有其他方案難以替代的優勢。

現有液壓扭矩負載模擬系統，如專利CN201110395900.7中僅使用一個比例 溢流閥作為負載模擬，僅能實現巖土靜壓負載的模擬，無法模擬掘進過程中與 刀盤轉速相關的動態扭矩負載。因此，目前現在還沒有一種適用于隧道掘進機 扭矩負載模擬的液壓系統。

發明內容

本發明的目的在于提供一種隧道掘進機扭矩負載模擬液壓系統，通過串聯 細長孔電磁比例節流閥、薄刃口電磁比例節流閥、電磁比例溢流閥構成負載模 擬閥組，將其閥口連接到負載模擬泵高壓出口，參照施工數據采用模擬負載替 代實際掘進巖土條件，調定各節流閥、溢流閥的參數即可模擬不同的地質條件 的不同扭矩負載，為隧道掘進機刀盤驅動的設計提供實驗依據。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

本發明包括旋轉件、增速器、負載模擬泵、閉式回路安全閥組、出油單向 閥組、細長孔電磁比例節流閥、薄刃口電磁比例節流閥、電磁比例溢流閥、油 液風冷閥組、補油單向閥組和補油回路；旋轉件與增速器低速輸入端連接，增 速器的高速輸出端驅動負載模擬泵，雙向負載模擬泵的一個油口和兩個反向并 聯安裝的溢流閥組成的閉式回路安全閥組的一個油口，兩個單向閥背向安裝組 成的出油單向閥組的一個進油口和兩個單向閥對頂安裝組成的補油單向閥組的 一個出油口連接；雙向負載模擬泵的另一個油口和兩個反向并聯安裝的溢流閥 組成的閉式回路安全閥組的另一個油口，兩個單向閥背向安裝組成的出油單向 閥組的另一個進油口，兩個單向閥對頂安裝組成的補油單向閥組的另一個出油 口連接；出油單向閥組的出油口與細長孔電磁比例節流閥進油口連接，細長孔 電磁比例節流閥出油口與薄刃口電磁比例節流閥進油口連接，薄刃口電磁比例 節流閥出油口與電磁比例溢流閥進油口連接，電磁比例溢流閥出油口與油液風 冷閥組進油口連接，油液風冷閥組出油口與補油單向閥組進油口和補油回路連 接。

所述細長孔電磁比例節流閥，薄刃口電磁比例節流閥，電磁比例溢流閥均 由外接控制單元給出參數調節信號，并均能調節到閥口全開，即等效于將對應 閥短路。

本發明與背景技術相比，具有的有益效果是：

通過將不同開口形式的電磁比例節流閥和電磁比例溢流閥串聯起來并統一 的進行參數調定，將扭矩負載的設定與巖土靜壓設定和刀盤轉速統一考慮，實 現了掘進機扭矩負載的高保真模擬。該負載閥組方案同樣適用于其他形式的負 載的動態模擬需要。

附圖說明

圖1是本發明的扭矩負載模擬液壓系統。

圖中：1、增速器，2、負載模擬泵，3、閉式回路安全閥組，4、出油單向 閥組，5、細長孔電磁比例節流閥，6、薄刃口電磁比例節流閥，7、電磁比例溢 流閥，8、油液風冷閥組，9、補油單向閥組。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。