[發(fā)明專利]一種掘進(jìn)機(jī)刀盤電液混合同步均載驅(qū)動系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610028012.4
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105545882B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔國芳;劉統(tǒng);彭左;石卓;吳偉強(qiáng);楊華勇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;F15B1/02;E21D9/11
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 林超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電液混合驅(qū)動系統(tǒng)，尤其涉及了一種掘進(jìn)機(jī)刀盤電液混合同步均載驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隧道掘進(jìn)機(jī)是一種刀盤由電機(jī)或液壓馬達(dá)帶動旋轉(zhuǎn)，在液壓缸的推進(jìn)作用下向巖土層頂進(jìn)，依靠刀盤上的刀具切削破壞巖土層，從而使隧洞全斷面一次開挖成形的大型工程機(jī)械。相較于傳統(tǒng)的鉆爆法或蓋挖法，隧道掘進(jìn)機(jī)施工法具有快速、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保等施工特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于城市地鐵、水源引水、交通穿山隧道等建設(shè)領(lǐng)域。

刀盤系統(tǒng)是隧道掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，為掘進(jìn)機(jī)刀具破巖提供驅(qū)動扭矩，消耗約60％的主機(jī)功率。由于變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻電機(jī)憑借其高效便捷的優(yōu)點(diǎn)，逐步取代了液壓馬達(dá)，但是電機(jī)功率密度小，低頻脫困驅(qū)動能力弱，在地質(zhì)前勘普遍不夠準(zhǔn)確的情況下，純電機(jī)驅(qū)動的刀盤系統(tǒng)在突遇軟巖地質(zhì)時往往引起刀盤卡死，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。結(jié)合電機(jī)和液壓馬達(dá)的優(yōu)勢，研究開發(fā)掘進(jìn)機(jī)刀盤電液混合驅(qū)動系統(tǒng)，對提高掘進(jìn)機(jī)適應(yīng)多種地質(zhì)的能力具有重要意義。

現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)刀盤電液混合驅(qū)動系統(tǒng)，如專利CN201210590739.3中采用粘性離合器作為柔性環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)電機(jī)和液壓馬達(dá)的不同機(jī)械特性，通過調(diào)節(jié)粘性離合器變速比，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)和液壓馬達(dá)的差速協(xié)同脫困，但關(guān)鍵零部件液黏調(diào)速離合器尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，該方案也沒有解決電機(jī)和馬達(dá)協(xié)調(diào)驅(qū)動的同步均載問題。目前尚無一種適用于隧道掘進(jìn)機(jī)的刀盤電液混合同步均載驅(qū)動系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種掘進(jìn)機(jī)刀盤電液混合同步均載驅(qū)動系統(tǒng)，刀盤低載工況下通過大通徑開關(guān)閥短接液壓馬達(dá)，僅由較少的電機(jī)驅(qū)動；需要脫困時，通過分別采集主變頻電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速和扭矩，結(jié)合馬達(dá)實(shí)時排量設(shè)定比例變量泵的排量和比例溢流閥的限壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)馬達(dá)均載驅(qū)動；當(dāng)?shù)侗P仍無法脫困時，增大比例變量馬達(dá)的排量，蓄能器內(nèi)儲存的高壓油協(xié)同比例變量泵共同為馬達(dá)供油。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括普通電機(jī)、雙向比例變量泵、補(bǔ)油單向閥組、補(bǔ)油限壓閥、閉式回路安全閥組、沖洗閥、沖洗限壓閥、補(bǔ)油系統(tǒng)和混合驅(qū)動組件；普通電機(jī)連接雙向比例變量泵，由兩個單向閥背向安裝組成的補(bǔ)油單向閥組、由兩個反向并聯(lián)安裝的溢流閥組成的閉式回路安全閥組、沖洗閥的兩端油口和混合驅(qū)動組件相并聯(lián)連接在雙向比例變量泵的兩個油口之間，補(bǔ)油單向閥組中兩個單向閥之間的進(jìn)油口分別與補(bǔ)油系統(tǒng)和補(bǔ)油限壓閥的進(jìn)口連接，補(bǔ)油限壓閥出口接油箱，沖洗閥的中間出油口經(jīng)沖洗限壓閥連接油箱。

所述的混合驅(qū)動組件包括換向閥、大通徑開關(guān)閥、雙向比例變量馬達(dá)和隔離開關(guān)閥，換向閥并聯(lián)連接在雙向比例變量泵的兩個油口之間，大通徑開關(guān)閥和雙向比例變量馬達(dá)并聯(lián)連接后經(jīng)隔離開關(guān)閥連接到雙向比例變量泵的兩個油口之間，換向閥的中間油口分別連接蓄能器和電磁比例溢流閥的入口，電磁比例溢流閥出口接油箱，雙向比例變量馬達(dá)分別與主變頻電機(jī)、從變頻電機(jī)連接。

所述的主變頻電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上安裝有扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器。

本發(fā)明還包括馬達(dá)調(diào)節(jié)器、泵排量控制器、壓力控制器和信號開關(guān)，轉(zhuǎn)速傳感器和馬達(dá)調(diào)節(jié)器均經(jīng)泵排量控制器連接雙向比例變量泵，扭矩傳感器和馬達(dá)調(diào)節(jié)器均連接到壓力控制器，壓力控制器經(jīng)信號開關(guān)連接電磁比例溢流閥。

所述的主變頻電機(jī)、從變頻電機(jī)和雙向比例變量馬達(dá)經(jīng)齒輪齒圈傳動系統(tǒng)并聯(lián)。

所述的主變頻電機(jī)僅有一個，從變頻電機(jī)和雙向比例變量馬達(dá)數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求不限于一個。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是：

本發(fā)明減少了低載工況下的運(yùn)行電機(jī)數(shù)量，提高了電機(jī)的負(fù)載率，從而提高電機(jī)的運(yùn)行效率；刀盤脫困時，按照連通隔離開關(guān)閥，啟動普通電機(jī)和比例變量泵至穩(wěn)定，打開換向閥連通蓄能器和電磁比例溢流閥，關(guān)閉大通徑開關(guān)閥的步驟即可快速切換到混合驅(qū)動狀態(tài)。

根據(jù)主電機(jī)轉(zhuǎn)速、馬達(dá)排量加上泵的泄露設(shè)定比例變量泵的排量，確保了液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速可以同步跟隨電機(jī)系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)溢流損失；結(jié)合主電機(jī)軸扭矩和馬達(dá)排量設(shè)定比例溢流閥壓力可實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的主從均載，使得液壓馬達(dá)與從電機(jī)相當(dāng)；蓄能器可以吸收啟動沖擊和泵的部分多余流量，并在負(fù)載扭矩過大時，一次性反供給排量進(jìn)一步增大的變量馬達(dá)，提高刀盤的最大脫困能力，同時降低液壓系統(tǒng)裝機(jī)功率，提高系統(tǒng)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的刀盤同步均載電液混合系統(tǒng)。