[实用新型]一种压力流量全过程适应的TBM推进液压系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及流体压力执行机构，尤其涉及一种压力流量全过程适应的TBM推进液压系统。

背景技术

硬岩隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简称TBM）。它是一种靠电力或液力驱动掘进刀盘旋转，在推进系统作用下刀盘向岩层顶进，同时依靠刀盘上的盘形滚刀挤压破碎岩石，从而使隧洞全断面一次开挖成形的大型工程机械。TBM集掘进、出渣、初期支护、通风除尘为一体，掘进速度快、施工质量稳定、安全作业条件好，对生态环境影响小。

TBM推进支撑系统具备推进、支撑、换步、调向的功能。由于围岩环境不确定性、强冲击、强振动，在任何围岩条件下产生稳定的大推力，高效的传递和精准的姿态控制成为推进系统的制约条件。工程中易发生大梁焊缝开裂、密封件失效、侧壁撑不住、构件易损伤等技术问题。为解决能量利用率低、工效低的难题，推进电液控制参数优化是TBM工程应用的新挑战。

TBM一般可分为开敞式TBM和护盾式TBM两大类型。开敞式TBM目前主要有两种结构形式：一种为前后共有两组“X”形支撑的双支撑（凯氏）TBM；另一种为单支撑主梁开敞式TBM。从地质角度来讲，软弱围岩所占比例较大的隧道一般选用护盾式TBM，而岩石稳定性好的隧道右边选用开敞式TBM。在传统单支撑主梁开敞式TBM中，四个TBM推进液压缸通过共同的压力油来控制，四个液压缸进行联动。而在实际隧道掘进过程中，由于测量误差以及掘进负载不均匀，TBM推进是沿着隧洞设计轴线且略微偏移设计轴线并不断纠偏的过程。在TBM支撑推进换步全过程中，若能对四个液压缸进行独立控制，就能实现及时的TBM姿态控制。在隧道弯道处也能使TBM更快更精准地沿设计轴线弯道掘进，避免全过程的液压能能量浪费。传统的四缸同时联动的推进液压系统设计，无法满足TBM姿态调整和纠偏时四个推进油缸行程不一致的广义同步，影响隧洞质量，推进效率得不到有效提高。

发明内容

为了克服现有的TBM施工过程中存在的效率低下、纠偏不及时等问题，兼顾满足硬岩掘进施工要求，本实用新型提供了一种压力流量全过程适应的TBM推进液压系统，既可以实现推进压力和推进流量的协调控制，增加推进系统自动纠偏的灵活性，又可以解决推进系统各个液压缸协同控制效率低的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

压力流量全过程适应的TBM推进液压系统包括油源和并联放置的4个液压缸，油源包括电动机、变量泵、变量缸、三位三通换向阀、节流口、溢流阀、安全阀、比例调速阀、两位两通换向阀、三位四通比例换向阀、二位三通换向阀、可变节流口、比例溢流阀、进油管、回油管和油箱；每个液压缸包括比例减压阀、单向阀、液压缸，油源与液压缸的连接关系为：电动机与变量泵刚性连接，变量泵的吸油口与油箱连通；变量泵的出油口与变量缸的第一油口、三位三通换向阀的第二油口、节流口的进油口、三位三通换向阀的先导控制油口、安全阀的进油口、比例调速阀的进油口、两位两通换向阀的第一油口相连；变量缸的第二油口与三位三通换向阀的第一油口相连；节流口的出油口与溢流阀的进油口、三位三通换向阀的先导控制油口连通；三位三通换向阀的第三油口、溢流阀的出油口、安全阀的出油口与油箱连通；比例调速阀的出油口与两位两通换向阀的第二油口、三位四通比例换向阀的第一油口连通；三位四通比例换向阀的第二油口、比例减压阀的进油口、单向阀的第二油口与进油管连通；比例减压阀的出油口与单向阀的第一油口、液压缸的第一油口连通；液压缸的第二油口、二位三通换向阀的第一油口与回油管连通；二位三通换向阀的第二油口与可变节流口的进油口连通；二位三通换向阀的第三油口与可变节流口的出油口、三位四通比例换向阀的第三油口、比例溢流阀的进油口连通；三位四通比例换向阀的第四油口、比例溢流阀的出油口与油箱连通。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

1）各个液压缸动力参数（压力和流量）全过程实时独立可调，增加系统姿态控制和推进纠偏的灵活性。

2）各个液压缸可根据串接的比例减压阀进行实时独立调节，在不均匀地质或负载不均布围岩环境下，可依据岩层特征或在线检测实时调节各缸的压力，从而实现各缸推进力和推进速度自适应。同时，在隧洞弯道处掘进，左右两组液压缸行程相差较大时，系统能通过智能控制对各个液压缸调节压力区别控制， 降低控制难度，提高运动控制精度，提高系统效率，在长距离隧道施工过程中节能效果突出。

附图说明

图1：压力流量全过程适应的TBM推进液压系统结构示意图；