[發明專利]泥水平衡盾構綜合模擬試驗臺用五自由度隨動支撐系統

有效

• 申請號: 201810050289.6
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108318267B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 龔國芳;劉建;張亞坤;李小飛;張仁賢;李文靜;段理文;楊華勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種泥水平衡盾構綜合模擬試驗臺用五自由度隨動支撐系統。浮動頂板底部與浮動支板頂部鉸接，浮動頂板繞鉸接軸軸線方向的轉動運動，浮動支板底部通過支撐液壓缸垂直連接到支撐底板頂面，支撐底板底部均布裝有若干重載萬向球；支撐液壓缸的無桿腔經座閥連接到三通減壓閥的A口，有桿腔并聯接入到油箱，三通減壓閥的T口連接油箱，電機經聯軸器與液壓泵的軸端連接，液壓泵的輸入端連接油箱，液壓泵的輸出端經單向閥和三通減壓閥的P口連接，溢流閥并聯在液壓泵的輸入輸出兩端上。本發明能夠支撐盾體、抵消盾體自重，運動能力更強，控制更加靈活，適合用于泥水盾構姿態模擬及調整試驗。

技術領域

本發明涉及了一種泥水平衡盾構綜合模擬試驗臺用五自由度隨動支撐系統，特別適用于泥水盾構姿態模擬及調整試驗臺的五個自由度的運動模擬。

技術背景

泥水盾構在掘進過程中會出現蛇形掘進，即掘進軌跡與預定軌跡之間產生偏差，需要進行盾構機的軌跡糾偏，對泥水盾構機的姿態進行調整，因此，盾構姿態調整是盾構掘進過程中的重要組成環節。姿態調整的研究工作大部分通過試平臺進行。現有泥水盾構機試驗臺的姿態與載荷模擬試驗系統，多以推進液壓缸提供推進力，試驗臺主體通過導向套或導向軸等，來引導盾體前進或后退。整個試驗臺的自由度為1，難以模擬泥水盾構在掘進工況中的載荷復雜性及姿態多自由度性。而使用六自由度液壓平臺載荷模擬機構的試驗臺，能撐托起刀盤、研究刀盤力傳遞特性，且自由度為6，能對泥水盾構在掘進工況中的載荷復雜性進行模擬，但難以實現盾尾若干分組的液壓缸組成的并聯機構，提供推進力進行盾構的姿態調整的模擬。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種泥水平衡盾構綜合模擬試驗臺用五自由度隨動支撐系統，能夠便捷幫助實現泥水盾構姿態模擬及調整試驗臺主體的垂直方向俯仰和升降、水平方向扭轉和偏移以及盾構方向的進退等五個自由度的運動模擬，能夠實現泥水盾構掘進中，盾構殼體周圍的土體位移場對盾體的作用模擬。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括主要由浮動頂板、鉸接軸、彈性擋圈、浮動支板、支撐液壓缸、支撐底板和重載萬向球組成的隨動支撐機構；浮動頂板底部通過鉸接軸與浮動支板頂部鉸接，所述浮動頂板繞所述鉸接軸軸線方向的轉動運動，浮動支板底部的四角分別通過各自的支撐液壓缸垂直連接到支撐底板頂面，實現浮動支板相對支撐底板的垂直方向平動運動；支撐底板底部均布裝有若干重載萬向球，使得支撐底板底部通過滾動連接于所放置的水平平面，實現整個隨動支撐機構在水平平面上的前后平動、左右平動和偏轉轉動三種運動。

還包括主要由油箱、溢流閥、電機、聯軸器、液壓泵、單向閥、三通減壓閥、座閥組成的隨動液壓系統，隨動液壓系統連接于支撐液壓缸；支撐液壓缸的無桿腔經座閥連接到三通減壓閥的A口，有桿腔并聯接入到油箱，三通減壓閥的T口連接油箱，電機經聯軸器與液壓泵的軸端連接，液壓泵的輸入端連接油箱，液壓泵的輸出端經單向閥和三通減壓閥的P口連接，溢流閥并聯在液壓泵的輸入輸出兩端上。

浮動支板底部四角的四個支撐液壓缸的無桿腔均經座閥連接到三通減壓閥的A口。

通過控制支撐液壓缸的無桿腔壓力，使得所述四個支撐液壓缸輸出力的合力與浮動頂板上放置的盾體重力相等，以抵消盾體自重。

通過座閥控制切斷所述支撐液壓缸無桿腔油路。

還包括蓄能器，蓄能器連接到液壓泵的輸出端，通過蓄能器對所述電比例三通減壓閥P口-A口油路補油。

所述的浮動頂板為下凹的弧面，弧面上放置泥水平衡盾構綜合模擬試驗臺盾體。

所述的三通減壓閥為電比例三通減壓閥。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明通過鉸接軸的連接實現盾體沿鉸接軸軸線方向的轉動運動。