[發明專利]一種用于隧道施工管片安裝機的磁流變隔振器

在審

• 申請號: 201810424445.0
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108591344A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 楊波;李鶴;張傲;白巖
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53;F16F9/32;F16F9/50;E21D11/40;G05D19/02;G05F7/00;G05B13/04;G05B19/042
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發明涉及隧道施工設備領域，具體涉及一種用于隧道施工管片安裝機的磁流變隔振器，包括后端蓋、磁流變阻尼器、金屬套筒、前端蓋和振動加速度傳感器；磁流變阻尼器設置在管片安裝機與盾構機大梁之間，為柱塞結構，由推桿依次連接陶瓷滑片、電磁線圈、彈簧、導線組成，在充滿磁流變液的腔體里做往復運動，振動加速度傳感器位于管片安裝機和盾構機的結合位置，測量盾構機的加速度數據，作為控制系統的輸入參數。本發明實現流體阻尼器和彈簧的串聯，有效提高設備的空間利用率；通過電磁場的改變，改變阻尼器阻尼力的大小，使管片安裝機能在較寬的振動頻率下實現最優的減振效果，并通過加速度傳感器實時監測振動情況，降低制造成本。

技術領域

本發明涉及隧道施工設備領域，具體涉及一種用于隧道施工管片安裝機的磁流變隔振器。

背景技術

在硬巖隧道掘進施工，盾構機和管片安裝機通常配合使用。應用盾構機完成隧道的掘進，同時使用管片安裝機來完成隧道周圍的管片安裝。從而實現高效自動化的隧道建設。但是，在面對巖層復雜，硬度較高的地質條件下，盾構機切削巖石的過程會伴隨劇烈的振動，進一步影響和盾構機相連的管片安裝機的正常工作。劇烈的振動常常引發管片的對位困難和管片安裝機焊接部位的疲勞破快。本發明，設計一種新型的磁流變阻尼器和配套的控制器，用于管片安裝機的減振，從而抑制振動引發的各種問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于隧道施工管片安裝機的磁流變隔振器。

具體技術方案如下：

一種用于隧道施工管片安裝機的磁流變隔振器，包括磁流變阻尼器和振動加速度傳感器，所述磁流變阻尼器設置在管片安裝機與盾構機大梁之間，為柱塞結構，包括后端蓋、金屬套筒、彈簧、電磁線圈、陶瓷滑片、推桿、導線和前端蓋，由推桿依次抵接陶瓷滑片、電磁線圈、彈簧、后端蓋，在由前端蓋、后端蓋和金屬套筒組成的腔體里做往復運動，所述腔體內部充滿可在腔體內部自由流動的磁流變液；所述電磁線圈上繞有導線；所述振動加速度傳感器安裝在磁流變阻尼器一側，位于管片安裝機和盾構機的結合位置，測量盾構機的加速度數據，作為控制系統的輸入參數。

所述陶瓷滑片包括四個花瓣狀結構，可以與金屬套筒緊密配合。

可以通過改變所述電磁線圈上導線的電流，改變電磁線圈和金屬套筒筒壁之間的電磁場強度，從而改變磁流變的剪切性能，最終改變磁流變隔振器阻尼力。

所述磁流變隔振器可應用于隧道施工管片安裝機。

用加速度傳感器作為反饋信號用于監測管片安裝機上的振動加速度。

所述磁流變隔振器通過PWM輸出控制。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有如下有益技術效果：

(1)本發明提高了隔振效果。相比較傳統的被動隔振，磁流變隔振器能通過應用智能控制技術，通過采集盾構施工中的管片安裝機加速度信號，實時控制磁流變隔振器的阻尼，從而實現隔振系統的閉環控制。因此，應用在管片安裝機上的隔振效果比傳統被動隔振提高了30％以上。

(2)本發明增強了系統可靠性。相比傳統的被動隔振，橡膠墊塊的失效會導致隔振器的隔振效果顯著降低和失效，而磁流變隔振器，即使控制系統和驅動系統時效，其內部的磁流變阻尼液仍然可以起到被動隔振效果，從而提高了系統的可靠性。

(3)本發明擴大了減振范圍。相比被動隔振器的主要減振頻段在0-10HZ的范圍，通過連續可變的磁場強度控制，磁流變隔振器的響應范圍可以擴展到0-30Hz。從而實現了更寬頻率范圍的振動隔離。

(4)本發明創新的系統實現流體阻尼器和彈簧的串聯，有效提高設備的空間利用率；通過電磁場的改變，改變阻尼器阻尼力的大小，使管片安裝機能在較寬的振動頻率下，實現最優的減振效果；替代傳統采用激光傳感器，本發明通過加速度傳感器來實時監測振動情況，可以有效降低系統的制造成本。