新型管片拼装机液压回转机构的制作方法

本发明涉及一种地下盾构施工设备，尤其涉及一种土压平衡盾构机管片拼装机液压回转机构。

背景技术：

盾构机管片拼装机系统是一个功率大、控制精度要求高、变负载的大型机电液一体化的工程机械系统，液压系统是评价盾构机管片拼装机系统的重要指标之一，管片拼装机的回转时间占整个管片安装循环时间的50-60%，耗能量占30-50%，因此，合理的确定回转机构的液压油路方案、正确的选择回转机构的诸多参数，对提高生产率和功率利用率，减少装置冲击等具有十分重要的意义。

现有的土压平衡盾构机管片拼装机液压回转机构存在以下缺点：液压系统运动性、平稳性、可靠性差，液压冲击大，对系统液压元件有影响；一旦回转机构出现故障，无紧急卸载管片功能，系统安全性差；管片定位和安装精度低，拼装管片作业效率低。

技术实现要素：

为了克服现有技术中土压平衡盾构机管片拼装机液压回转机构的上述缺点，本发明提供了一种新型管片拼装机液压回转机构，包括：过滤器、柱塞泵、单向阀、电液比例方向阀、溢流阀、第一、第二减压阀、压力表、压力传感器、梭阀、平衡阀、三位球阀、双向溢流阀、蓄能器、两个液压马达、制动器、旋转编码器，其中平衡阀和双向溢流阀构成液压马达平衡控制模块，电机通过联轴器带动柱塞泵为系统提供工作油液，油液通过单向阀，大部分经过电液比例方向阀进入由平衡阀和双向溢流阀组成的马达平衡控制模块，驱动执行机构液压马达动作，溢流阀进行系统压力调定，第一减压阀为电液比例方向阀提供控制油，另一部分油路被蓄能器储存起来作为紧急动力源，周向回转机构由液压马达、传动轴、小齿轮、大齿圈、回转轴承、配重块、固定盘体组成，两个液压马达对称分布，通过螺栓固定在平移架上面，液压马达的伸出端通过花键与小齿轮连接，通过小齿轮带动整个回转支撑运动，其中一个液压马达带有高性能旋转编码器，对回转角度起精确控制作用，其动力传动过程为：液压马达→减速器→传动轴→小齿轮→大齿圈；

液压马达的制动形式采用常闭式制动器，当液压马达停止供油时，制动器的先导压力回油箱，回转制动器在复位弹簧的作用下制动，一旦柱塞泵启动，压力油则经过梭阀自动选取油口A、B口最高压力，然后通过第二减压阀(根据制动器解除制动进行压力值预设) 和三位球阀后去控制液压马达制动器，先导压力同时进入制动器，压缩弹簧，解除制动。

优选地，电液比例方向阀采用带有进口负载补偿型压力阀；

优选地，蓄能器作为紧急动力源，在系统停止工作等突发状况时可以将管片调整到安全位置。

本发明的新型管片拼装机液压回转机构加入了马达平衡控制模块，回转机构长期处于低速重载状态且转动惯量大，在启动、制动和突然换向时会产生比较大的冲击力，尤其是在回转时遇到情况突然刹车，加入此模块可以提供双向安全保护，保证双向运动的平稳性，有效解决在管片拼装过程中产生的巨大冲击对设备的影响，可以有效地保护系统元件，防止系统卡死等现象，更加安全可靠；选用带有负载压力补偿型的电液比例方向阀，控制机构的启动、停止、回转，并且采用带有进口负载补偿型压力阀，使通过换向阀口的流量与输入信号成正比，而与负载无关，以此来稳定流量，运用电液比例控制技术满足回转系统大范围的快速旋转又能保证拼装位置的精度和稳定性，同时考虑比例阀与变量泵组合压力流量能与负载所需相匹配；在液压制动回路加入蓄能器作为紧急动力源，采用两个带有机械制动的液压马达，当发生停机故障、失去动力等状况时，正在拼装的管片处于危险位置，这时三位球阀手动换向至紧急位置，作为动力源使制动器解除制动将回转机构调整到安全状态，避免事故发生；保证了回转运动的平稳性、可靠性和位置精度，解决了管片拼装机在启动、停止、换向过程中产生的液压冲击，有效的防止运动过程中出现卡死等损坏设备情况发生，提高了作业效率。

附图说明

图1为本发明的新型管片拼装机液压回转机构原理图；

图2为本发明的管片拼装机液压回转机构机械传动示意图；

图中所示： 1、过滤器，2、柱塞泵，3、单向阀，4、电液比例方向阀，5、溢流阀，6、减压阀，7、压力表，8、压力传感器，9、梭阀，10、平衡阀，11、三位球阀，12、双向溢流阀，13、蓄能器，14、液压马达，15、制动器，16、旋转编码器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1、2所示，本发明的新型管片拼装机液压回转机构，包括：过滤器1、柱塞泵2、单向阀3、电液比例方向阀4、溢流阀5、第一减压阀6.1、第二减压阀6.2、压力表7、压力传感器8、梭阀9、平衡阀10、三位球阀11、双向溢流阀12、蓄能器13、液压马达14.1、14.2、制动器15、旋转编码器16，其中平衡阀10和双向溢流阀12构成液压马达平衡控制模块，电机通过联轴器带动柱塞泵2为系统提供工作油液，油液通过单向阀3，大部分经过电液比例方向阀4进入由平衡阀10和双向溢流阀12组成的马达平衡控制模块，驱动执行机构液压马达14动作，溢流阀5进行系统压力调定，第一减压阀6.1为电液比例方向阀4提供控制油，另一部分油路被蓄能器13储存起来作为紧急动力源，周向回转机构由液压马达14、传动轴、小齿轮、大齿圈、回转轴承、配重块、固定盘体组成，两个液压马达对称分布，通过螺栓固定在平移架上面，液压马达的伸出端通过花键与小齿轮连接，通过小齿轮带动整个回转支撑运动，其中一个液压马达14.2带有高性能旋转编码器16，对回转角度起精确控制作用，其动力传动过程为：液压马达→减速器→传动轴→小齿轮→大齿圈；液压马达的制动形式采用常闭式制动器，当液压马达停止供油时，制动器的先导压力回油箱，回转制动器在复位弹簧的作用下制动，一旦柱塞泵2启动，压力油则经过梭阀9自动选取油口A、B口最高压力，然后通过第二减压阀6.2(根据制动器解除制动进行压力值预设) 和三位球阀11后去控制液压马达制动器，先导压力同时进入制动器，压缩弹簧，解除制动。

优选地，电液比例方向阀采用带有进口负载补偿型压力阀；

优选地，蓄能器作为紧急动力源，在系统停止工作等突发状况时可以将管片调整到安全位置。

与现有技术相比，本发明的好处在于：1、在液压系统中加入了液压马达平衡控制模块，有效的解决了低速重载时所产生的超越负载对马达的影响；选用带有负载补偿型电液比例换向阀保证了管片位置精度，满足了盾构管片拼装机的实际工况要求，

2、液压系统采用了两个带有机械制动的马达，从而提高了管片拼装机回转运动的安全性，并且在其中一个液压马达安装有用于轴向定位的旋转编码器，可以将管片准确安装到预定位置。

3、液压系统加入蓄能器作为紧急动力源可以在系统停止工作等突发状况时可以将管片调整到安全位置。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明所要求保护的范围内。