[发明专利]一种盾构管片拼装机液压控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种盾构管片拼装机液压控制系统，适用于机械领域。

背景技术

管片拼装机，又称举重臂，是盾构的重要组成部分。它是一种设置在盾尾部位，可以迅速把管片拼装成确定形式的起重机械。盾构顺利掘进完一环后，管片拼装机负责将预先制好的管片安装到刚开挖的隧道表面，形成衬砌，以此来支护新开挖的隧道表面。

管片拼装的质量将对地下水土的渗透和地表沉降直接产生影响。为了保证隧道的安全及洞壁强度，前后左右各个管片之间都要用螺栓固定起来，因此要求管片能够快速定位，若速度慢，则直接影响施工速度；同时又要求准确定位，否则连接爆栓就无法安装。基于此，要求操作人员能看到正在被安装的管片上的螺栓孔与已安装好的管片螺栓孔的相对位置，一边操作管片拼装机械手对正在安装的管片位置进行微调，使管片之问的螺栓孔能决速对位。一般来说，管片拼装均采用电液比例控制技术，这样可对管片运动进行准确有效的控制。

国外先进盾构管片拼装机从管片输送车抓起管片，进行姿态调整，到输送到位，共由7个动作组成，可实现全自动准确控制。国内自行开发的中小型盾构的管片拼装机准确定位性较国外要稍差一些，而且有时不能完全实现6自由度运动，只能实现几个必要动作，这样就容易导致施工进度和掘进效率降低。另外，国内几个大型盾构施工单位从国外引进的盾构机技术严格保密，很难深入了解掌握引进的管片拼装自动控制的核心技术。

发明内容

本发明提出了一种盾构管片拼装机液压控制系统，包括管片拼装机纵向、径向及周向液压控制系统以及姿态液压控制系统和抓持液压控制系统，采用带负载补偿的电液比例多路阀，利用电信号实现远距离控制或遥控。

本发明所采用的技术方案是。

所述控制系统包括管片拼装机纵向、径向及周向液压控制系统以及姿态液压控制系统和抓持液压控制系统。

所述纵向移动控制液压系统，其控制模块主要由平衡阀、安全阀和电液比例多路阀组成。

所述管片机周向运动控制采用安全冗余的设计原则，用两个电液比例多路阀共同完成控制任务，一旦某一个控制阀出故障，用另一个控制阀仍可将机构调整到安全的姿态，以便维修；在应急的情况下，使用一个控制阀也可完成管片拼装任务，但工作效率会低一些。

所述管片抓持控制和姿态控制液压系统主要完成管片头的抓持动作和管片头的回转、摆动及倾斜3个方向的姿态控制。

所述控制系统中选择Rexroth公司的A10VODFLR型轴向柱塞泵，实现压力、流量、功率复合控制。由于管片拼装机工作过程中管片泵始终处于运行状态，对噪声要求较高，这一点A10VO能较好地满足。而且该泵具有较好的吸入特性以及很宽的控制范围，较好地满足了系统的要求。

本发明的有益效果是：该液压控制系统是合理可靠的，能完成管片的拼装工作。同时该液压控制系统设计时综合考虑了整个管片拼装的运动过程，不但能实现完全自动控制，而且能准确定位，可为不同类型盾构管片拼装的液压驱动控制提供参考。

附图说明

图1是本发明的纵向移动控制液压系统简图。

图2是本发明的周向运动控制液压系统简图。

图3是本发明的A10VODFLR泵的变量机构。

图中：1.平衡阀；2.安全阀；3.电液比例多路阀；4.梭阀；5.马达平衡控制模块；6.减压阀；7.光电码盘传感器；8.制动液压缸；9.马达。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，先进盾构管片拼装机的运动过程共由7个动作组成。包括纵向移动，沿掘进方向的直线运动；径向移动，沿盾体径向的运动；周向回转，沿盾体圆周方向的回转运动；管片头的回转，管片以盾体的任意径向射线为回转轴的回转运动；管片头的摆动，管片母线与盾体中心线平行度的调整；管片头的倾斜，以管片本身的中心母线为回转轴的回转运动；管片的抓持。上述管片拼装机的6个自由度运动及一个抓持运动均由液压控制系统来实现。

管片拼装机纵向运动时运动范围大，行程为2000mm；位置精度要求高，要求能满足轴向定位的精度；运动惯量大，带负载后的总运动质量大于10000kg；运动空间大，全范围运动时，将占据盾体的全断面。纵向移动控制液压系统，其控制模块主要由平衡阀、安全阀和电液比例多路阀3组成。