[发明专利]隧道掘进机扭矩负载模拟液压系统

说明书

技术领域

本发明涉及负载模拟液压系统，尤其涉及一种隧道掘进机扭矩负载模拟液 压系统。

背景技术

隧道掘进机是一种靠电机或液压马达驱动刀盘旋转，在液压推进系统作用 下刀盘向岩土层顶进，依靠刀盘上的刀具破坏岩土层，从而使隧洞全断面一次 开挖成形的大型工程机械。隧道掘进机施工法集隧道施工的开挖、出碴、通风 除尘、敷设隧道轨线以及风水电延伸于一体，具有快速、优质、安全、环保等 施工特点。

隧道掘进机结构庞大，系统复杂，成本高昂，对不同的地质条件适应性较 差，比如隧道掘进机中适用于土壤和砂石的盾构机，以及适用于硬岩掘进的硬 岩掘进机(简称TBM)，而不同的土质或岩石对掘进机的扭矩负载作用差别很大， 直接影响到掘进机刀盘驱动的关键结构形式选择和技术参数设计。因此开展掘 进机扭矩负载研究具有重要意义。

隧道施工环境制约了施工数据采集的准确度，现有的理论计算无法兼顾复 杂的施工环境，因此开展物理模拟试验是主要的可行方案。现有扭矩负载模拟 方案有些采用填埋土箱或防止岩块作为负载模拟，虽然具有比较准确的优点， 但埋土岩块更换不易，数据采集困难，且更换成本较高；液压系统具有功率密 度大，并具有成熟的回转负载元件液压泵以及配套的传感器，因此采用液压系 统作扭矩负载模拟具有其他方案难以替代的优势。

现有液压扭矩负载模拟系统，如专利CN201110395900.7中仅使用一个比例 溢流阀作为负载模拟，仅能实现岩土静压负载的模拟，无法模拟掘进过程中与 刀盘转速相关的动态扭矩负载。因此，目前现在还没有一种适用于隧道掘进机 扭矩负载模拟的液压系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道掘进机扭矩负载模拟液压系统，通过串联 细长孔电磁比例节流阀、薄刃口电磁比例节流阀、电磁比例溢流阀构成负载模 拟阀组，将其阀口连接到负载模拟泵高压出口，参照施工数据采用模拟负载替 代实际掘进岩土条件，调定各节流阀、溢流阀的参数即可模拟不同的地质条件 的不同扭矩负载，为隧道掘进机刀盘驱动的设计提供实验依据。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括旋转件、增速器、负载模拟泵、闭式回路安全阀组、出油单向 阀组、细长孔电磁比例节流阀、薄刃口电磁比例节流阀、电磁比例溢流阀、油 液风冷阀组、补油单向阀组和补油回路；旋转件与增速器低速输入端连接，增 速器的高速输出端驱动负载模拟泵，双向负载模拟泵的一个油口和两个反向并 联安装的溢流阀组成的闭式回路安全阀组的一个油口，两个单向阀背向安装组 成的出油单向阀组的一个进油口和两个单向阀对顶安装组成的补油单向阀组的 一个出油口连接；双向负载模拟泵的另一个油口和两个反向并联安装的溢流阀 组成的闭式回路安全阀组的另一个油口，两个单向阀背向安装组成的出油单向 阀组的另一个进油口，两个单向阀对顶安装组成的补油单向阀组的另一个出油 口连接；出油单向阀组的出油口与细长孔电磁比例节流阀进油口连接，细长孔 电磁比例节流阀出油口与薄刃口电磁比例节流阀进油口连接，薄刃口电磁比例 节流阀出油口与电磁比例溢流阀进油口连接，电磁比例溢流阀出油口与油液风 冷阀组进油口连接，油液风冷阀组出油口与补油单向阀组进油口和补油回路连 接。

所述细长孔电磁比例节流阀，薄刃口电磁比例节流阀，电磁比例溢流阀均 由外接控制单元给出参数调节信号，并均能调节到阀口全开，即等效于将对应 阀短路。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

通过将不同开口形式的电磁比例节流阀和电磁比例溢流阀串联起来并统一 的进行参数调定，将扭矩负载的设定与岩土静压设定和刀盘转速统一考虑，实 现了掘进机扭矩负载的高保真模拟。该负载阀组方案同样适用于其他形式的负 载的动态模拟需要。

附图说明

图1是本发明的扭矩负载模拟液压系统。

图中：1、增速器，2、负载模拟泵，3、闭式回路安全阀组，4、出油单向 阀组，5、细长孔电磁比例节流阀，6、薄刃口电磁比例节流阀，7、电磁比例溢 流阀，8、油液风冷阀组，9、补油单向阀组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。