[发明专利]一种用于隧道施工管片安装机的磁流变隔振器

说明书

本发明涉及隧道施工设备领域，具体涉及一种用于隧道施工管片安装机的磁流变隔振器，包括后端盖、磁流变阻尼器、金属套筒、前端盖和振动加速度传感器；磁流变阻尼器设置在管片安装机与盾构机大梁之间，为柱塞结构，由推杆依次连接陶瓷滑片、电磁线圈、弹簧、导线组成，在充满磁流变液的腔体里做往复运动，振动加速度传感器位于管片安装机和盾构机的结合位置，测量盾构机的加速度数据，作为控制系统的输入参数。本发明实现流体阻尼器和弹簧的串联，有效提高设备的空间利用率；通过电磁场的改变，改变阻尼器阻尼力的大小，使管片安装机能在较宽的振动频率下实现最优的减振效果，并通过加速度传感器实时监测振动情况，降低制造成本。

技术领域

本发明涉及隧道施工设备领域，具体涉及一种用于隧道施工管片安装机的磁流变隔振器。

背景技术

在硬岩隧道掘进施工，盾构机和管片安装机通常配合使用。应用盾构机完成隧道的掘进，同时使用管片安装机来完成隧道周围的管片安装。从而实现高效自动化的隧道建设。但是，在面对岩层复杂，硬度较高的地质条件下，盾构机切削岩石的过程会伴随剧烈的振动，进一步影响和盾构机相连的管片安装机的正常工作。剧烈的振动常常引发管片的对位困难和管片安装机焊接部位的疲劳破快。本发明，设计一种新型的磁流变阻尼器和配套的控制器，用于管片安装机的减振，从而抑制振动引发的各种问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于隧道施工管片安装机的磁流变隔振器。

具体技术方案如下：

一种用于隧道施工管片安装机的磁流变隔振器，包括磁流变阻尼器和振动加速度传感器，所述磁流变阻尼器设置在管片安装机与盾构机大梁之间，为柱塞结构，包括后端盖、金属套筒、弹簧、电磁线圈、陶瓷滑片、推杆、导线和前端盖，由推杆依次抵接陶瓷滑片、电磁线圈、弹簧、后端盖，在由前端盖、后端盖和金属套筒组成的腔体里做往复运动，所述腔体内部充满可在腔体内部自由流动的磁流变液；所述电磁线圈上绕有导线；所述振动加速度传感器安装在磁流变阻尼器一侧，位于管片安装机和盾构机的结合位置，测量盾构机的加速度数据，作为控制系统的输入参数。

所述陶瓷滑片包括四个花瓣状结构，可以与金属套筒紧密配合。

可以通过改变所述电磁线圈上导线的电流，改变电磁线圈和金属套筒筒壁之间的电磁场强度，从而改变磁流变的剪切性能，最终改变磁流变隔振器阻尼力。

所述磁流变隔振器可应用于隧道施工管片安装机。

用加速度传感器作为反馈信号用于监测管片安装机上的振动加速度。

所述磁流变隔振器通过PWM输出控制。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益技术效果：

(1)本发明提高了隔振效果。相比较传统的被动隔振，磁流变隔振器能通过应用智能控制技术，通过采集盾构施工中的管片安装机加速度信号，实时控制磁流变隔振器的阻尼，从而实现隔振系统的闭环控制。因此，应用在管片安装机上的隔振效果比传统被动隔振提高了30％以上。

(2)本发明增强了系统可靠性。相比传统的被动隔振，橡胶垫块的失效会导致隔振器的隔振效果显著降低和失效，而磁流变隔振器，即使控制系统和驱动系统时效，其内部的磁流变阻尼液仍然可以起到被动隔振效果，从而提高了系统的可靠性。

(3)本发明扩大了减振范围。相比被动隔振器的主要减振频段在0-10HZ的范围，通过连续可变的磁场强度控制，磁流变隔振器的响应范围可以扩展到0-30Hz。从而实现了更宽频率范围的振动隔离。

(4)本发明创新的系统实现流体阻尼器和弹簧的串联，有效提高设备的空间利用率；通过电磁场的改变，改变阻尼器阻尼力的大小，使管片安装机能在较宽的振动频率下，实现最优的减振效果；替代传统采用激光传感器，本发明通过加速度传感器来实时监测振动情况，可以有效降低系统的制造成本。