[发明专利]变转速变排量复合控制的刀盘闭式液压驱动系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种流体压力执行机构，尤其涉及一种采用变转速变排量复合控制的盾构刀盘闭式节能液压控制系统。

背景技术

盾构掘进机是一种专用于地下隧道工程施工的现代化高科技掘进装备。与传统的施工方法相比，盾构法具有施工安全、快速、工程质量高、地面扰动小、劳动强度低等许多优点。由于采用了先进的开挖面稳定技术，盾构掘进尤其在地质条件复杂多变和施工环境恶劣的隧道工程建设中显出了独特的优势。此外，盾构在满足复杂路线掘进方面也发挥着其它掘进形式不可替代的作用。随着科技发展和社会进步，盾构掘进将逐步取代传统方法。

刀盘驱动系统是盾构掘进机的重要组成部分，刀盘转动负责切削前方的土体，刀盘系统所需能量大，在盾构机中扮演越来越重要的作用，同推进系统、螺旋输送机、管片拼装系统构成了完整的盾构机。这几部分系统同步运作、紧密配合，共同完成盾构掘进任务。由于盾构工作条件恶劣且负载很大，刀盘系统、推进系统、螺旋系统、管片拼装系统均采用液压驱动。

盾构刀盘驱动是一种典型的大功率、大负载工况，根据不同的地质条件刀盘转速变化范围大，功率变化范围广，在能耗如此大的系统中，工作效率对系统性能而言是一个极其重要的影响因素。传统盾构刀盘中大多采用阀控方式，开式系统，该控制方式从一定程度上会造成很大的节流和溢流损失，最终造成系统整体效率降低和能量的损失。系统效率低不仅浪费了能量、影响了设备寿命，而且恶化了施工环境，带来诸多不利因素。相对于阀控系统而言泵控马达的闭式容积调速系统虽然能够调高系统的效率，但是单独泵控系统会限制调速的范围，同时有响应慢，存在滞后的缺点，压力不能连续可调。单独的变转速控制会受到泵转速极限的限制，这些问题在一些情况下可能影响了盾构的整体性能的提高，因此如何在确保盾构掘进系统正确高效完成掘进任务的情况下实现液压系统的实现快速响应性和拓宽刀盘调速范围是盾构掘进中的一个关键技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有盾构刀盘系统在施工过程中存在系统响应慢、刀盘调速范围受限的问题，提供了一种变转速变排量复合控制的刀盘闭式液压驱动系统。

本发明的目的和效果是通过以下技术方案来实现的：一种变转速变排量复合控制的刀盘闭式液压驱动系统，包括：高压蓄能器、低压蓄能器、二位四通插装阀、第一压力表、第二压力表、第一压力传感器、第二压力传感器、第一过滤器、第二过滤器、变频器和第一电机、第一联轴器、双向变量泵、电磁截止阀、第一安全阀、第二安全阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、第六单向阀、比例溢流阀、梭阀、马达组、第二电机、第二联轴器、定量泵、吸油口过滤器、油箱、出油口过滤器、电磁溢流阀。

变频器和第一电机通过第一联轴器与双向变量泵刚性连接，双向变量泵的吸油口与带油讯发生装置的吸油口过滤器连通，双向变量泵的出油口与带有油讯发生装置的出油口过滤器进油口连接，出油口过滤器出油口与主油路连接；二位四通插装阀的进油口T、第一单向阀一端、第四单向阀一端、第五单向阀一端、第一安全阀一端、第二安全阀一端、第二压力表和马达组的一端与主油路连接，二位四通插装阀的P口、第一压力表、第一安全阀另一端、第二安全阀的另一端、第二单向阀一端、第三单向阀一端、第六单向阀一端和马达组的另一端与主回油路连接；第一单向阀的另一端、第二单向阀另一端和比例溢流阀的出口端连接；第三单向阀另一端、第四单向阀另一端和比例溢流阀进油口相连；梭阀的一个进油口和马达组的一端连接，梭阀的另一个进油口和马达组的另一端连接，梭阀的出口同电磁截止阀相连，电磁截止阀的另一端同双向变量泵的控制口相连接；定量泵通过第二联轴器和第二电机刚性连接，定量泵的吸油口和吸油口过滤器的排油口连接，定量泵的排油口分别与出油口过滤器的排油口和电磁溢流阀的一端连接；出油口过滤器的另一端分别与第五单向阀另一端和第六单向阀另一端相连接、电磁溢流阀出油口分别与吸油口过滤器的吸油口与和油箱连接。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

1)通过单向阀和比例溢流阀的组合可以实现盾构刀盘在正反转过程中，实现系统压力的连续可调。

2)在掘进过程中，变转速调速控制作为第一级，传递效率高，响应快，当系统转速受到限制时，可以通过调节变量泵的排量进行控制，大大提高的刀盘的转速范围。

3)通过梭阀将马达两端较高的压力作为反馈压力来调节泵的排量，响应高，反应快。