本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统。
背景技术：
随着国内城市化进程推进，城市中的综合管道如:自来水管道、排污管道、煤气管道、热力管道、动力电缆、通信电缆等急需修建。由于成本、工期、施工条件等原因限制，该类综合管道均为小直径小转弯曲线隧道(转弯半径小于200米)。
采用小曲线转弯盾构开挖综合管道隧道具有不影响城市地面交通、城市居民正常的生活及获得好的工程质量和高的施工速度等特点，因此小曲线转弯盾构机的应用越来越广泛。
目前小曲线转弯盾构设备上应用的铰接形式为平面铰接，转弯能力有限，不能满足小曲线转弯要求。为此，需要为小曲线掘进设备设计一种控制简便、稳定可靠的新型球形铰接液压系统。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统，解决现有技术中小曲线转弯盾构机对转弯控制的精准性、灵活性、安全性以及智能化程度不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统，包括多个铰接的液压油缸，所述液压油缸分布在盾体的四个象限，所述液压油缸还通过油路控制阀组在plc作用下对所述液压油缸进行动作控制，实现盾构机运行的多种运行控制。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，所述液压油缸在盾体上满足轴对称和中心对称分布。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，所述油路控制阀组包括油路依次连接的调速阀、主电磁换向阀、单向阀连接至所述液压油缸，所述液压油缸再通过辅助控制电磁球阀和所述主电磁换向阀形成回路，由此对所述液压油缸进行单独控制。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，所述液压油缸还通过联通电磁阀油路连接至另一液压油缸，由此对两个液压油缸进行联动控制。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，在所述单向阀与液压油缸之间还设置有安全阀。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，所述安全阀还与压力传感器相连，当所述压力传感器探测的压力超过所述安全阀的设定值后，所述安全阀开启进行过载保护。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，所述盾体上还设置有位移传感器，当所述位移传感器探测到位移量等于设定值或者超过门限值后，所述液压油缸停止工作。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，所述球形铰接液压系统还包括阀组控制器，所述阀组控制器集成有所述单向阀、调速阀、主电磁换向阀、辅助控制电磁球阀和安全阀。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，所述液压系统还包括操控界面，所述操控界面包括铰接单控键，进一步对应按键左上伸、左上缩、左下伸、左下缩、右上伸、右上缩、右下伸、右下缩进行单独操控，还有铰接全缩键，以及向上键、向下键、向左键、向右键，这四个方向键和所述铰接全缩键对应构成了联动模式下的操作键，另外，还有铰接背压键，用于在铰接控制的过程中，油缸运行中给回油加一个背压，使运动平稳。
在本发明用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中，x1表示左位移显示值，x2表示右位移显示值，x3表示上位移显示值，x4表示下位移显示值，l1表示左右位移传感器间距，l2表示上下位移传感器间距，计算左右转弯角度θ1的方法是
本发明的有益效果是：本发明公开了一种用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统包括多个铰接的液压油缸，所述液压油缸分布在盾体的四个象限，所述液压油缸还通过油路控制阀组在plc作用下对所述液压油缸进行动作控制，所述油路控制阀组包括油路依次连接的调速阀、主电磁换向阀、单向阀连接至所述液压油缸，实现盾构机向上、向下、向左或向右四个方向的调向动作。本发明具有对小曲线转弯盾构机转弯控制的精准性、灵活性和安全性。
附图说明
图1是本发明小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统一实施例中的液压油缸分布图；
图2是本发明小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中的组成原理图；
图3是图2所示实施例中局部放大图；
图4是本发明小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中的阀组控制器示意图；
图5是本发明小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例的操作界面。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的各实施例进行详细说明。
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体的实施例，对本发明进行更加详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例，但本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的所有的组合。
图1是本发明小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统一实施例的液压油缸分布图。可以看出该球形铰接液压系统包括多个铰接的液压油缸11，所述液压油缸11分布在盾体1的四个象限，所述液压油缸11还通过油路控制阀组在plc作用下对所述液压油缸进行联动控制，实现盾构机向上、向下、向左或向右四个方向的调向动作。
从图1可见，共有8个液压油缸，分成a、b、c、d四个组，每组分布在一个象限中。当然还可以进一步有多个液压油缸进行分组分布设置。进一步优选的，所述液压油缸在盾体上满足轴对称和中心对称分布。
进一步的，所述盾体1上还设置有位移传感器，所述位移传感器对液压油缸产生的位移量可以进行感知测量，进而可以提高本系统调控的精准性。并且当位移传感器探测到位移量等于设定值或者超过门限值后，所述液压油缸停止工作。如图1所示，所述位移传感器包括探测盾构机左右位移量的左右位移传感器121，以及探测盾构机上下位移量的上下位移传感器122。
图2是本发明小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统另一实施例中的组成原理图。在图2中，所述油路控制阀组包括油路依次连接的调速阀21、主电磁换向阀22、单向阀23连接至所述液压油缸11，所述液压油缸11再通过辅助控制电磁球阀27和所述主电磁换向阀22形成回路，由此对所述液压油缸进行单独控制。图2中的y1和y2油缸对应图1中的a组油缸，y3和y4油缸对应图1中的b组油缸，y5和y6油缸对应图1中的c组油缸，y7和y8油缸对应图1中的d组油缸。图3进一步显示了图2对油路控制阀组的局部放大图。
图2中显示了4组液压油缸的油路控制阀组，这些阀组具有相同的组成结构。另外，从图2还可以看出左侧两组液压油缸和右侧两组液压油缸还通过联通电磁阀28进行油路连接，也即是所述液压油缸还通过联通电磁阀油路连接至另一液压油缸，由此对两个液压油缸进行联动控制。图2下方显示的分别是液压泵站30和回油背压阀31，这是整个系统的油路进出通道。
由此可见，对这些液压油缸既可以单独控制也可以联动控制，由此可以增强盾构机移动的灵活性。
举例而言，例如当在联动控制模式，向上动作时，jj005、jj007、jj018、jj019、jj025、jj031对应的电磁线圈得电，油液通过调速阀、主电磁换向阀、单向阀达到y3、y4、y5、y6号油缸的无杆腔，油缸伸出；同时y3、y4、y5、y6号油缸有杆腔油液通过联通控制阀组连通y7、y8、y1、y2号油缸的有杆腔，y7、y8、y1、y2号油缸的有杆腔油液通过辅助控制电磁球阀、主电磁换向阀回油，油缸收回，共同完成向上动作。其余动作见下面逻辑表。
联动模式铰接控制线圈得失电逻辑表
备注：1、“+”表示电磁线圈得电状态，“-”表示电磁线圈失电状态
在单独控制模式以a组对应的y1和y2液压油缸动作为例：a伸动作时，jj003、jj026电磁线圈得电，油液通过调速阀21、主电磁换向阀22、单向阀23达到y1、y2油缸的无杆腔，有杆腔油液通过辅助控制电磁球阀27、主电磁换向阀22回油，完成a伸动作。其余动作见下面逻辑表。
单控模式铰接控制线圈得失电逻辑表
备注:1，“+”表示电磁线圈得电状态，“-”表示电磁线圈失电状态
进一步的，如图2和图3所示，在所述单向阀23与液压油缸11之间还设置有安全阀24。所述安全阀24还与压力传感器25相连，当所述压力传感器25探测的压力超过所述安全阀24的设定值后，所述安全阀25开启进行过载保护。由此可以增强本系统的安全性和可靠性。
如图4所示，所述球形铰接液压系统实施例还包括阀组控制器3，所述阀组控制器3集成有所述单向阀34、调速阀33、主电磁换向阀32、辅助控制电磁球阀31和安全阀35。通过该阀组控制器3可以对各个控制阀进行集中操控，通常是在现场为操作员之间手动操控使用，大大方便了在盾构机的运行中进行控制操作。
结合图1，图5进一步显示了对球形铰接液压系统进行操控的操作界面，可以看出有多种操控按键，其中在右下角有铰接单控键501，但按下该按键以后，可以进一步对按键左上伸601、左上缩602、左下伸603、左下缩604，以及对右上伸605、右上缩606、右下伸607、右下缩608进行单独操控。还有铰接全缩键502，以及向上键611、向下键612、向左键613、向右键614，这四个方向键和铰接全缩键502一起构成了联动模式下的操作键。另外，还有铰接背压键503，该按键是在铰接控制的过程中，油缸运行中可以给回油加一个背压，使运动平稳，如果上述单控或者联动模式下如果运动不平稳的话，可以选择铰接背压模式，保证运动的平稳性。
另外，该显示界面中还显示有对油缸承载压力的显示值，例如伸出1bar或缩回1bar，还进一步显示有在四个方向上的位移量，即左位移显示值701，右位移显示值702，上位移显示值703，下位移显示值704，分别临近四个方向键进行显示，单位是mm，这些位移量是用于监控的，直接从位移传感器读出来。另外还显示有铰接中心滑块位移量705，该位移量是通过计算得出来的，设备为球形铰接，中心滑块的位移量有限定。另外，还可以看到又对转弯角度的显示，包括左右转弯角度706和上下转弯角度707，这也是基于上述位移量计算得到，用于监控。
优选的，x1表示左位移显示值，x2表示右位移显示值，x3表示上位移显示值，x4表示下位移显示值，l1表示左右位移传感器间距，l2表示上下位移传感器间距。由此，计算左右转弯角度θ1的方法是
通过该操作界面可以在监控平台上对盾构机进行操控和监控，便于远程操控，同时还能看到各种参数情况，有利于指挥和操控的有机结合，增加了操作的精准性和共享性。
由此可见，本发明公开了一种用于小曲线转弯盾构机的球形铰接液压系统包括多个铰接的液压油缸，所述液压油缸分布在盾体的四个象限，所述液压油缸还通过油路控制阀组在plc作用下对所述液压油缸进行动作控制，所述油路控制阀组包括油路依次连接的调速阀、主电磁换向阀、单向阀连接至所述液压油缸，实现盾构机向上、向下、向左或向右四个方向的调向动作。本发明具有对小曲线转弯盾构机转弯控制的精准性、灵活性和安全性。
以上所述仅为本发明的几种实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。