[發(fā)明專利]一種用于隧道施工管片安裝機(jī)的磁流變隔振器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810424445.0
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108591344A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊波;李鶴;張傲;白巖
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 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(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發(fā)明涉及隧道施工設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于隧道施工管片安裝機(jī)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(shè)置在管片安裝機(jī)與盾構(gòu)機(jī)大梁之間，為柱塞結(jié)構(gòu)，由推桿依次連接陶瓷滑片、電磁線圈、彈簧、導(dǎo)線組成，在充滿磁流變液的腔體里做往復(fù)運(yùn)動，振動加速度傳感器位于管片安裝機(jī)和盾構(gòu)機(jī)的結(jié)合位置，測量盾構(gòu)機(jī)的加速度數(shù)據(jù)，作為控制系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)。本發(fā)明實現(xiàn)流體阻尼器和彈簧的串聯(lián)，有效提高設(shè)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(jī)能在較寬的振動頻率下實現(xiàn)最優(yōu)的減振效果，并通過加速度傳感器實時監(jiān)測振動情況，降低制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于隧道施工管片安裝機(jī)的磁流變隔振器。

背景技術(shù)

在硬巖隧道掘進(jìn)施工，盾構(gòu)機(jī)和管片安裝機(jī)通常配合使用。應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)完成隧道的掘進(jìn)，同時使用管片安裝機(jī)來完成隧道周圍的管片安裝。從而實現(xiàn)高效自動化的隧道建設(shè)。但是，在面對巖層復(fù)雜，硬度較高的地質(zhì)條件下，盾構(gòu)機(jī)切削巖石的過程會伴隨劇烈的振動，進(jìn)一步影響和盾構(gòu)機(jī)相連的管片安裝機(jī)的正常工作。劇烈的振動常常引發(fā)管片的對位困難和管片安裝機(jī)焊接部位的疲勞破快。本發(fā)明，設(shè)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(jī)的減振，從而抑制振動引發(fā)的各種問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于隧道施工管片安裝機(jī)的磁流變隔振器。

具體技術(shù)方案如下：

一種用于隧道施工管片安裝機(jī)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(shè)置在管片安裝機(jī)與盾構(gòu)機(jī)大梁之間，為柱塞結(jié)構(gòu)，包括后端蓋、金屬套筒、彈簧、電磁線圈、陶瓷滑片、推桿、導(dǎo)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(fù)運(yùn)動，所述腔體內(nèi)部充滿可在腔體內(nèi)部自由流動的磁流變液；所述電磁線圈上繞有導(dǎo)線；所述振動加速度傳感器安裝在磁流變阻尼器一側(cè)，位于管片安裝機(jī)和盾構(gòu)機(jī)的結(jié)合位置，測量盾構(gòu)機(jī)的加速度數(shù)據(jù)，作為控制系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)。

所述陶瓷滑片包括四個花瓣狀結(jié)構(gòu)，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(dǎo)線的電流，改變電磁線圈和金屬套筒筒壁之間的電磁場強(qiáng)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(yīng)用于隧道施工管片安裝機(jī)。

用加速度傳感器作為反饋信號用于監(jiān)測管片安裝機(jī)上的振動加速度。

所述磁流變隔振器通過PWM輸出控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益技術(shù)效果：

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

(2)本發(fā)明增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。相比傳統(tǒng)的被動隔振，橡膠墊塊的失效會導(dǎo)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(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)時效，其內(nèi)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(tǒng)的可靠性。

(3)本發(fā)明擴(kuò)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(xù)可變的磁場強(qiáng)度控制，磁流變隔振器的響應(yīng)范圍可以擴(kuò)展到0-30Hz。從而實現(xiàn)了更寬頻率范圍的振動隔離。

(4)本發(fā)明創(chuàng)新的系統(tǒng)實現(xiàn)流體阻尼器和彈簧的串聯(lián)，有效提高設(shè)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(jī)能在較寬的振動頻率下，實現(xiàn)最優(yōu)的減振效果；替代傳統(tǒng)采用激光傳感器，本發(fā)明通過加速度傳感器來實時監(jiān)測振動情況，可以有效降低系統(tǒng)的制造成本。