[发明专利]一种盾构机快速掘进油缸控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种盾构机快速掘进油缸控制系统，包括液压泵站、三位四通换向阀、油缸选择阀组、推进油缸、油箱、增速阀组和盾体，所述三位四通换向阀的第二出油口与增速阀组的进油口连接，所述增速阀组的出油口与推进油缸的有杆腔进油口连接，所述增速阀组上还设置有增速口，所述增速口与油缸选择阀组的进油口连接；所述三位四通换向阀的回油口与油箱连接；所述推进油缸分别安装在盾体的四个内壁上。本发明的油缸控制系统通过利用增速阀组将推进油缸有杆腔的液压油回流至无杆腔，大大减少了液压油的循环路径，提高了掘进效率。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工设备领域，具体设计一种盾构机快速掘进油缸控制系统及其控制方法。

背景技术

盾构机在隧道内的掘进动力来自于盾构机内附带的推进系统。推进系统的速度决定了盾构机的掘进速度和效率。推进油缸的伸出动作在盾构机掘进过程中和管片拼装过程中都需要，且在管片拼装的过程中，推进油缸的伸出时间基本为操作人员的等待时间，这个时间越短越好，也就是要求推进油缸的伸出速度越快越好。而推进速度的大小，一般在设计之初就已确定，其中推进油缸在设计之初会根据盾构机盾体直径、管片形状尺寸、地层深度、土压大小、推力大小等因素进行选型。在推进油缸确定了的情况下，推进速度就是由液压泵和电机的参数决定，若想增加推进速度，就是增加泵的排量和电机功率，例如推进速度增加1倍，则泵组就需要再增加一套，一般推进系统中泵和电机的成本和空间尺寸占比较大，增加难度较高。

中国专利CN201810106800.X公开了一种盾构机推进系统，其利用相邻液压缸组中相邻的一个液压缸或多个液压缸作为动态补偿液压缸，使得同组内液压缸数量可以任意改变，使得推进系统的前行轨迹的调整更灵活，但是并没有解决推进油缸伸出过程中存在大量等待时间的问题，而且推进油缸数量大大增加，相应的液压泵的数量也大大增加，提高了成本，也导致在有限空间中操作难度更大，不利于盾构机的掘进。

发明内容：

针对现有技术不足，本发明提供一种推进速度快、效率更高、更加节能的盾构机快速掘进油缸控制系统及其控制方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种盾构机快速掘进油缸控制系统，包括液压泵站、三位四通换向阀、油缸选择阀组、推进油缸、油箱、增速阀组和盾体，所述液压泵站的出油口与三位四通换向阀的进油口连接，所述三位四通换向阀的第一出油口与油缸选择阀组的进油口连接，所述油缸选择阀组的出油口与推进油缸的无杆腔进油口连接；所述三位四通换向阀的第二出油口与增速阀组的进油口连接，所述增速阀组的出油口与推进油缸的有杆腔进油口连接，所述增速阀组上还设置有增速口，所述增速口与油缸选择阀组的进油口连接；所述三位四通换向阀的回油口与油箱连接；所述推进油缸分别安装在盾体的四个内壁上。

作为本发明的一种优化，所述推进油缸的数量大于4个，所述增速阀组和油缸选择阀组的数量大于2个。

作为本发明的一种优化，所述液压泵站包括液压泵、电机和过滤器，所述液压泵的进油口与油箱连接，所述液压泵的出油口过滤器的进油口连接，所述过滤器的出油口与三位四通换向阀的进油口连接。

作为本发明的一种优化，所述液压泵的出油口还分别与压力表、安全阀进油口和加载阀进油口连接，所述安全阀出油口和加载阀出油口与油箱连接。

一种盾构机快速掘进油缸控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：液压泵站开始工作，将液压油输送到三位四通换向阀，经过三位四通换向阀第一出油口后液压油到达油缸选择阀组；

S2：根据盾构机掘进方向，控制油缸选择阀组给相应的推进油缸通油，液压油进入推进油缸的无杆腔，推进油缸有杆腔的液压油被挤出推进油缸；

S3：推进油缸有杆腔的液压油流入增速阀组，判断盾构机是否需要进行快速掘进，若不需要，则推进油缸有杆腔的液压油经增速阀组后从三位四通换向阀的回油口返回至油箱，若需要，则继续进行以下步骤；