[发明专利]一种智能变功率控制模式的盾构刀盘液压驱动系统及方法

说明书

一种智能变功率控制模式的盾构刀盘液压驱动系统及方法，包括依次连接的电动机、变量泵和单向阀，单向阀分别与溢流阀和三位四通电液换向阀连接，三位四通电液换向阀与定量马达和梭阀连接，电动机为三相异步电动机，其输入轴和输出轴上分别设置变频器和第一转速传感器，变量泵斜盘上的角度传感器与变量泵电控器连接，变量泵的伺服柱塞的左腔与二位三通高速开关阀的控制油口C1连通，伺服柱塞的右腔与外部先导压力油口R连通，二位三通高速开关阀的进油口P1和回油口T1分别与外部先导压力油口R和油箱连通；盾构刀盘上的第二转速传感器、转矩传感器、变频器、变量泵的电控器、第一转速传感器和梭阀出油口C2管道的压力传感器均与控制器连接。

技术领域

本发明涉及一种液压控制回路，特别是涉及一种采用智能变功率控制模式的盾构刀盘液压驱动系统。

背景技术

盾构机是由多学科，多领域技术综合而成，以其高效、快速、优质、安全等优点，在世界各国内成为应用最为广泛的大型隧道掘进工程装备。而刀盘液压驱动系统作为盾构机的核心部件，为刀盘切削正面土体提供动力，是进行掘进工作的主要工作装置，具有体积大，功率大等特点。

盾构机在实际施工过程中，往往会穿越不同类型的地层，不同地层之间其工程特性也不尽相同。盾构机在掘进工作时，刀盘在软土地层受到的转矩要比在砂土中大，穿越加固区时刀盘转矩也会有较大的增大。由于刀盘作业直径较大，在同一地层刀盘断面会出现软硬不均的现象，致使盾构机穿越地层时负载载荷纵向分布不均匀，且变化频率较大，具有很强的非线性，导致盾构机即使在同一地层工作时，其刀盘转矩也会出现一定范围的随机变化。因此刀盘液压驱动系统需具备良好的负载适应能力和转速调节特性，并且要求在满足工况的前提下尽量减小功率，节能降耗。

传统的刀盘液压驱动系统采用恒功率控制模式，常见的有恒功率变排量刀盘液压驱动系统和恒功率变转速刀盘液压驱动系统。恒功率控制系统可以实时控制刀盘输出转矩和转速，以适应随时变化的负载工况要求，对复杂地质层适应能力较强，但是其功率往往根据负载的最大值确定，也不能对输入功率进行调节，这在实际施工现场，特别是地质条件多变的作业工况下，会造成较大的功率浪费。且当负载变化较大时，刀盘转速波动范围较大，不利于盾构机的正常工作。

发明内容

为克服背景技术中盾构机在复杂地质层作业条件下满足使用要求，提高能耗利用率，本发明的目的在于提供一种采用智能变功率控制模式的刀盘液压驱动系统及方法，实现功率的可调，可以根据负载地质层的不同而智能选择相应的功率工作模式，进而达到节能高效的目的。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种智能变功率控制模式的盾构刀盘液压驱动系统，包括依次连接的电动机、变量泵和单向阀，单向阀分别与溢流阀和三位四通电液换向阀连接，三位四通电液换向阀与定量马达和梭阀连接，所述电动机为三相异步电动机，第一转速传感器设置在三相异步电动机的输出轴上，第一转速传感器与控制器连接，三相异步电机的输入轴上设置有变频器，变频器与控制器连接；所述变量泵的斜盘上设置有角度传感器，角度传感器与变量泵的电控器连接，变量泵的电控器与控制器连接，变量泵的伺服柱塞的左腔与二位三通高速开关阀的控制油口C1连通，伺服柱塞的右腔与外部先导压力油口R连通，二位三通高速开关阀的进油口P1与外部先导压力油口R连通,二位三通高速开关阀的回油口T1与油箱连通；在盾构刀盘上设置有第二转速传感器和转矩传感器，第二转速传感器和转矩传感器均与控制器连接；在梭阀出油口C2管道上设置有压力传感器，压力传感器与控制器连接。

上述智能变功率控制模式的盾构刀盘液压驱动系统，所述梭阀的出油口C2与压力表相连。

上述智能变功率控制模式的盾构刀盘液压驱动系统，所述三相异步电动机经联轴器与变量泵刚性连接。

上述智能变功率控制模式的盾构刀盘液压驱动系统，所述变量泵的吸油口S经过滤器后与油箱连通，变量泵的出油口P与单向阀的进油口A1连通。