专利名称：盾构机主动铰接缸液压控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及开采机械技术领域，尤其涉及盾构机液压系统，为盾构机改变前 进方向提供动力。
背景技术：
盾构掘进机是一种集电气、液压、测量导向、控制、材料等多学科技术于一体的隧 道工程专用的大型综合施工设备。随着经济社会的发展，对盾构掘进机的需求不断增加。现 有主动铰接式盾构机的盾构主动铰接装置是盾构掘进机推进系统，不但用于盾构小半径的 曲线掘进，也用于盾构掘进方向纠偏，完成盾构机的转弯、曲线行进、姿态控制、纠偏以及同 步运动，使盾构机能沿着事先设定好的路线前进，是盾构机的关键系统之一。一台直径Φ6πι 的盾构机，主动铰接缸数量约为16个，一般分成四组，每组控制回路相同，分上、下、左、右 几种控制。现有主动铰接系统的设计，每组缸采用一台电磁阀及液压锁控制。其不足是: 当需要转弯时，工作的一组缸需要高压控制，不工作的缸只能被动的压缩和拉伸，由于被动 缸内压力不稳，在完成转向动作时不能灵活控制，造成偏差；另外被动缸在被动压缩和拉伸 时，缸内会产生高压却不能泄荷，对缸的性能造成影响甚至损坏，维修起来麻烦，既影响工 期也会带来巨大的经济损失。
发明内容本实用新型的发明目的在于，对盾构机的液压回路进行改进，通过改进的液压回 路使盾构机的被动缸处于浮动位置，从而为液压缸正常工作提供稳定的控制方式，实现液 压回路对缸的灵活控制。本实用新型的技术解决方案是这样实现的盾构机主动铰接缸液压控制系统，包 括分成四组的16个主动铰接液压缸和四组相同的液压控制回路，四组相同的液压控制回 路包括三位四通电磁换向阀、叠加式液控单向阀、叠加式溢流阀、压力继电器和测压接头， 以上部件通过管路连接，用管路将叠加式溢流阀与主动铰接液压缸组的液压缸的有杆腔连 接管路连接成液压缸的有杆腔油路，用管路将叠加式溢流阀与主动铰接液压缸组的液压缸 的无杆腔连接管路连接成液压缸的无杆腔油路，三位四通电磁换向阀的一个进口与主控油 路的回油口即P 口连接，三位四通电磁换向阀的一个出口与主控油路的回油口即T 口连接， 三位四通电磁换向阀由电控控制，其特征在于所述液压控制回路还包括液控单向阀2台， 二位三通电磁换向阀1台和溢流阀1台；其中2台液控单向阀中的1台是液压缸的无杆腔 油路液控单向阀，另一台是液压缸的有杆腔油路液控单向阀，2台液控单向阀中的无杆腔油 路液控单向阀置于控制回路中液压缸的无杆腔油路中的叠加式溢流阀与无杆腔连接管路 之间，其进口与液压缸组的无杆腔连接管路连接，出口与溢流阀的进口连接；有杆腔油路液 控单向阀置于控制回路中液压缸的有杆腔油路中的叠加式溢流阀与有杆腔连接管路之间， 其进口与液压缸组的有杆腔连接管路连接，出口与主控油路的回油口即T 口连接；所述二 位三通电磁换向阀由电控控制，二位三通电磁换向阀进油口与主控油路的供油口即P 口连接，二位三通电磁换向阀回油口与主控油路的回油口即T 口连接，二位三通电磁换向阀的 控制油口与2台液控单向阀的主阀芯控制油口连接，用于控制2台液控单向阀的主阀芯开 关；所述溢流阀是四组液压控制回路公用的溢流阀，溢流阀的进口与置于四组液压控制回 路中液压缸无杆腔液控单向阀的出口的并接点G连接，溢流阀出口与主控油路的回油口即 T 口连接。本实用新型所述盾构机主动铰接缸液压控制系统，其特征在于所述液压控制回路 制成阀块A和阀块B两个阀块阀块A包括三位四通电磁换向阀、叠加式液控单向阀、叠加 式溢流阀、压力继电器和测压接头、2台液控单向阀和二位三通电磁换向阀，阀块A内的各 个零部件通过管道连通，阀块A上设置四个接口，分别是与主动铰接液压缸组的液压缸的 有杆腔连接管路连接的接口即A 口、和主动铰接液压缸组的液压缸的无杆腔连接管路连接 的接口即B 口、与主控油路的回油口即T 口连接的接口和与主控油路的供油口即P 口连接 的接口 ；阀块B是溢流阀的独立阀块，阀块B上设置两个接口，分别是与主控油路的回油 口即T 口连接的接口即Bl 口和与四组液压控制回路中的液压缸无杆腔液控单向阀的出口 共同并接点即G点连接的接口即Al 口。本实用新型的控制过程是正常情况下，处于工作组的铰接液压缸控制油路高压 油由P 口经三位四通电磁换向阀、叠加式液控单向阀和叠加式溢流阀通向用油点，此时二 位三通电磁换向阀受电控控制处于关闭位置，由于二位三通电磁换向阀的控制油口与2台 液控单向阀的主阀芯控制油口连接，控制2台液控单向阀的主阀芯开关，所以此时液控单 向阀处于锁死位置；当铰接液压缸处于被动组状态时，铰接液压缸控制油路高压油由P 口 经三位四通电磁换向阀、叠加式液控单向阀和叠加式溢流阀通向用油点，此时二位三通电 磁换向阀受电控控制处于打开位置，从而使液控单向阀处于开通位置，此时被动组的铰接 液压缸处于浮动状态，工作压力由溢流阀设定；压力继电器输出4-20mA的反馈信号给系统 的可编程逻辑控制器(PLC)，起到时时监测系统压力作用，并为溢流阀压力设定提供依据。 在四组液控回路中，四台连接在铰接液压缸无杆侧的液控单向阀，回油路统一连接在阀块B 的Al 口，通过溢流阀经阀块B的Bl 口回油，为被动组的铰接液压缸处于浮动状态提供压力 保证。与现有技术相比较，本实用新型的优点是利用二位三通电磁换向控制液控单向 阀开与关，实现了液压回路对缸的灵活控制；该液压控制系统的四组控制回路的总回油路 共用一台溢流阀做为背压阀，使被动液压缸在合理的压力范围内带压工作，使被动液压缸 处于浮动状态，这样既满足了灵活控制液压缸的要求，同时也提高了缸的使用寿命，为盾构 机在地下施工带来了巨大的潜在效益。
本实用新型有附图1幅，其中图1为本实用新型的一组液压控制回路系统原理图。附图中1.三位四通电磁换向阀，2. 二位三通电磁换向阀，3.叠加式液控单向阀， 4.叠加式溢流阀，5.溢流阀，6.液控单向阀，7.测压接头，8.压力继电器，9、阀块A，10、阀 块B，11、四组无杆腔油路液控单向阀(6A)出油路的共同并接点，12、阀块A与主动铰接液压 缸组的液压缸的有杆腔连接管路连接的接口，13、阀块A与主动铰接液压缸组的液压缸的无杆腔连接管路连接的接口，14、阀块A与主控油路的T 口连接的接口，15、阀块A与主控油 路的P 口连接的接口，16、阀块B与主控油路的T 口连接的接口(Bl)，17、阀块B与四组液压 控制回路中的液压缸无杆腔液控单向阀(6A)的出口共同并接点G连接的接口(Al)。
具体实施方式
以下结合附图的实施例对本实用新型作进一步说明。实施例的盾构机的16个铰 接缸，分作4组，每组4个缸，每组铰接缸配用一套液控回路，各组的液控回路相同，每组液 控回路由阀块A与四组共用的回油溢流阀块B构成，阀块A上装有三位四通电磁换向阀1 一 台，叠加式液控单向阀3 —台，叠加式溢流阀4 一台，液控单向阀6A、6B 二台，二位三通电磁 换向阀2 —台，压力继电器8 —台和测压接头7 ；阀块B上则装有溢流阀5 ；阀块A和阀块B 为独立的阀块；阀块上的对外接口 P、Τ、A、B、Al、Bl为法兰结构，均采用钢管联接。正常工 作时，处于工作组的铰接缸控制油路高压油由P 口经三位四通电磁换向阀1、叠加式液控单 向阀3和叠加式溢流阀4通向用油点，此时二位三通电磁换向阀2处于关闭位置，液控单向 阀6A、6B处于锁死位置；当铰接缸处于被动组时，处于被动组的铰接缸控制油路高压油由P 口经三位四通电磁换向阀1、叠加式液控单向阀3和叠加式溢流阀4通向用油点，此时二位 三通电磁换向阀2处于打开位置，液控单向阀6A、6B处于开通位置，此时被动组的铰接油缸 处于浮动位置，工作压力由溢流阀5设定；所述的压力继电器8输出4-20mA的反馈信号给 系统的PLC，起到时时监测系统压力作用，并为溢流阀5压力设定提供依据。在四组液控回 路中，四台连接在铰接缸活塞侧的液控单向阀6A、6B，回油路统一连接在所述的阀块B的Al 口，通过溢流阀5经阀块B的Bl 口回油，为被动组的铰接油缸处于浮动位置提供压力保证。
权利要求盾构机主动铰接缸液压控制系统，包括分成四组的16个主动铰接液压缸和四组相同的液压控制回路，四组相同的液压控制回路包括三位四通电磁换向阀(1)、叠加式液控单向阀(3)、叠加式溢流阀(4)、压力继电器(8)和测压接头(7)，以上部件通过管路连接，用管路将叠加式溢流阀(4)与主动铰接液压缸组的液压缸的有杆腔连接管路连接成液压缸的有杆腔油路，用管路将叠加式溢流阀(4)与主动铰接液压缸组的液压缸的无杆腔连接管路连接成液压缸的无杆腔油路，三位四通电磁换向阀(1)的一个进口与主控油路的供油口即P口连接，三位四通电磁换向阀(1)的一个出口与主控油路的回油口即T口连接，三位四通电磁换向阀(1)由电控控制，其特征在于所述液压控制回路还包括液控单向阀(6A、6B)2台，二位三通电磁换向阀(2)1台和溢流阀(5)1台；其中2台液控单向阀(6A、6B)中的1台是液压缸的无杆腔油路液控单向阀(6A)，另一台是液压缸的有杆腔油路液控单向阀(6B)，2台液控单向阀(6A、6B)中的无杆腔油路液控单向阀(6A)置于控制回路中液压缸的无杆腔油路中的叠加式溢流阀(4)与无杆腔连接管路之间，其进口与液压缸组的无杆腔连接管路连接，出口与溢流阀(5)的进口连接；有杆腔油路液控单向阀(6B)置于控制回路中液压缸的有杆腔油路中的叠加式溢流阀(4)与有杆腔连接管路之间，其进口与液压缸组的有杆腔连接管路连接，出口与主控油路的回油口即T口连接；所述二位三通电磁换向阀(2)由电控控制，二位三通电磁换向阀(2)进油口与主控油路的供油口即P口连接，二位三通电磁换向阀(2)回油口与主控油路的回油口即T口连接，二位三通电磁换向阀(2)的控制油口与2台液控单向阀(6A、6B)的主阀芯控制油口连接，用于控制2台液控单向阀(6A、6B)的主阀芯开关；所述溢流阀(5)是四组液压控制回路公用的溢流阀，溢流阀(5)的进口与置于四组液压控制回路中液压缸无杆腔液控单向阀(6A)的出口的并接点G连接，溢流阀(5)出口与主控油路的回油口即T口连接。
2.根据权利要求1所述盾构机主动铰接缸液压控制系统，其特征在于所述液压控制回 路制成阀块A和阀块B两个阀块阀块A包括三位四通电磁换向阀(1)、叠加式液控单向阀 (3)、叠加式溢流阀(4)、压力继电器(8)和测压接头(7)、2台液控单向阀(6A、6B)和二位三 通电磁换向阀(2)，阀块A内的各个零部件通过管道连通，阀块A上设置四个接口，分别是 与主动铰接液压缸组的液压缸的有杆腔连接管路连接的接口即A 口、和主动铰接液压缸组 的液压缸的无杆腔连接管路连接的接口即B 口、与主控油路的回油口即T 口连接的接口和 与主控油路的供油口即P 口连接的接口 ；阀块B是溢流阀(5)的独立阀块，阀块B上设置两 个接口，分别是与主控油路的回油口即T 口连接的接口即Bl 口和与四组液压控制回路中 的液压缸无杆腔液控单向阀(6A)的出口共同并接点即G点连接的接口即Al 口。
专利摘要盾构机主动铰接缸液压控制系统，包括分成四组的16个主动铰接液压缸和四组相同的液压控制回路，液压控制回路包括三位四通电磁换向阀、叠加式液控单向阀、叠加式溢流阀、压力继电器、测压接头、液控单向阀2台，二位三通电磁换向阀1台和溢流阀1台；部件通过管路连接，本实用新型的优点是实现了液压回路对缸的灵活控制；使被动液压缸处于浮动状态，既满足了灵活控制液压缸的要求，同时也提高了缸的使用寿命。
文档编号E21D9/093GK201771512SQ201020506578
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者付肃, 任忠平, 李相国, 谢谦 申请人:一重集团大连设计研究院有限公司;中国第一重型机械股份公司