[發明專利]推力和支撐力實時耦合調控的TBM推進支撐液壓系統

有效

• 申請號: 201410615038.X
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104373398A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 龔國芳;吳偉強;彭雄斌;楊華勇;張振
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F15B11/16
• 分類號: F15B11/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及流體壓力執行機構，尤其涉及一種推力和支撐力實時耦合調控的TBM推進支撐液壓系統。

背景技術

硬巖隧道掘進機（Tunnel?Boring?Machine，簡稱TBM），是一種集掘進、出渣、初期支護、通風除塵為一體的大型隧道掘進機械。TBM掘進破巖時，由刀盤驅動系統驅動主機前部裝有若干滾刀的刀盤旋轉，并由TBM推進系統給刀盤提供推進力，撐靴系統支撐洞壁承受支反力，在推進系統作用下刀盤向巖層頂進，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掘進速度快、施工質量穩定、安全作業條件好，對生態環境影響小。

TBM推進支撐系統具備推進、支撐、換步、調向的功能。推進支撐換步機構是TBM連續掘進作業的關鍵部件，是影響整機掘進效率、掘進精度及動力特性的主要因素之一。由于圍巖環境不確定性、強沖擊、強振動，在任何圍巖條件下產生穩定的大推力，高效的傳遞和精準的姿態控制成為推進系統的制約條件。面向復雜地質條件，實時調節TBM的推進支撐參數，提高TBM的掘進效率及掘進適應性成為TBM推進支撐系統的主要難題。

目前施工實踐中應用最廣的是單對水平浮動支撐的開敞式TBM。TBM向前掘進時，推進液壓缸和撐靴液壓缸的工作壓力依據地質探測數據調定，而后在整個施工段以調定的推進壓力向前推進，調定的支撐壓力使撐靴撐緊洞壁。由于撐靴缸壓力設定常值、推進系統保持接地比壓恒定，TBM對圍巖的擾動大、地質適應性差。在TBM支撐推進換步全過程中，若能對推力和支撐力進行實時耦合調控，TBM掘進效率以及對復雜地質環境的適應性將大大提高。

發明內容

為了克服現有的TBM施工過程中存在的效率低下、地質適應性差、圍巖擾動大等問題，兼顧滿足硬巖掘進施工要求，本發明提供了一種推力和支撐力實時耦合調控的TBM推進支撐液壓系統，既可以實現推進壓力和支撐壓的實時耦合調節控制，增加系統在施工過程中對圍巖條件的自適應性，又可以大大降低推力和支撐力不匹配從而引起TBM卡機刀盤受困的事故發生概率。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

推力和支撐力實時耦合調控的TBM推進支撐液壓系統包括：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、第一節流口、撐靴液壓缸、第二壓力傳感器、第二節流口、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；高壓小流量進油路與第一比例減壓閥的進油口、第二比例減壓閥的進油口相連；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油口、推進液壓缸的進油口、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油口連通；第一液控單向閥的出油口與第一節流口的進油口相連；第一節流口的出油口與撐靴液壓缸的進油口、第二節流口的出油口、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油口、第一背壓閥的進油口連通；撐靴液壓缸的第二出油口與第四液控單向閥的進油口、第二背壓閥的進油口連通；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；第二節流口的進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，四個推進液壓缸的進油口相互連通，四個推進液壓缸的出油口相互連通。

本發明與背景技術相比，具有的有益效果是：

1）推進缸和撐靴缸的工作壓力在掘進過程中實時可調，依據系統參數、掘進速率、以及圍巖參數，可以提高推進支撐系統對圍巖的適應性，降低TBM對圍巖的擾動。