[实用新型]推力和支撑力实时耦合调控的TBM推进支撑液压系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及流体压力执行机构，尤其涉及一种推力和支撑力实时耦合调控的TBM推进支撑液压系统。

背景技术

硬岩隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简称TBM），是一种集掘进、出渣、初期支护、通风除尘为一体的大型隧道掘进机械。TBM掘进破岩时，由刀盘驱动系统驱动主机前部装有若干滚刀的刀盘旋转，并由TBM推进系统给刀盘提供推进力，撑靴系统支撑洞壁承受支反力，在推进系统作用下刀盘向岩层顶进，同时依靠刀盘上的盘形滚刀挤压破碎岩石，从而使隧洞全断面一次开挖成形。TBM掘进速度快、施工质量稳定、安全作业条件好，对生态环境影响小。

TBM推进支撑系统具备推进、支撑、换步、调向的功能。推进支撑换步机构是TBM连续掘进作业的关键部件，是影响整机掘进效率、掘进精度及动力特性的主要因素之一。由于围岩环境不确定性、强冲击、强振动，在任何围岩条件下产生稳定的大推力，高效的传递和精准的姿态控制成为推进系统的制约条件。面向复杂地质条件，实时调节TBM的推进支撑参数，提高TBM的掘进效率及掘进适应性成为TBM推进支撑系统的主要难题。

目前施工实践中应用最广的是单对水平浮动支撑的开敞式TBM。TBM向前掘进时，推进液压缸和撑靴液压缸的工作压力依据地质探测数据调定，而后在整个施工段以调定的推进压力向前推进，调定的支撑压力使撑靴撑紧洞壁。由于撑靴缸压力设定常值、推进系统保持接地比压恒定，TBM对围岩的扰动大、地质适应性差。在TBM支撑推进换步全过程中，若能对推力和支撑力进行实时耦合调控，TBM掘进效率以及对复杂地质环境的适应性将大大提高。

发明内容

为了克服现有的TBM施工过程中存在的效率低下、地质适应性差、围岩扰动大等问题，兼顾满足硬岩掘进施工要求，本实用新型提供了一种推力和支撑力实时耦合调控的TBM推进支撑液压系统，既可以实现推进压力和支撑压的实时耦合调节控制，增加系统在施工过程中对围岩条件的自适应性，又可以大大降低推力和支撑力不匹配从而引起TBM卡机刀盘受困的事故发生概率。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

推力和支撑力实时耦合调控的TBM推进支撑液压系统包括：第一比例减压阀、第一三位四通换向阀、安全阀、溢流阀、推进液压缸、第一压力传感器、第二三位四通换向阀、第二比例减压阀、第三三位四通换向阀、第一液控单向阀、第一节流口、撑靴液压缸、第二压力传感器、第二节流口、第二液控单向阀、第三液控单向阀、第一背压阀、第二背压阀、第四液控单向阀、单向阀、第四三位四通换向阀；高压小流量进油路与第一比例减压阀的进油口、第二比例减压阀的进油口相连；第一比例减压阀的出油口与第一三位四通换向阀的第一油口连通；第一三位四通换向阀的第二油口与安全阀的进油口、推进液压缸的进油口、第二三位四通换向阀的第二油口、第一压力传感器相连；推进液压缸的出油口与第一三位四通换向阀的第三油口、溢流阀的进油口、第二三位四通换向阀的第三油口相连；第二比例减压阀的出油口与第三三位四通换向阀的第一油口连通；第三三位四通换向阀的第二油口与第一液控单向阀的进油口连通；第一液控单向阀的出油口与第一节流口的进油口相连；第一节流口的出油口与撑靴液压缸的进油口、第二节流口的出油口、第二压力传感器相连；撑靴液压缸的第一出油口与第三液控单向阀的进油口、第一背压阀的进油口连通；撑靴液压缸的第二出油口与第四液控单向阀的进油口、第二背压阀的进油口连通；第三液控单向阀的出油口、第一背压阀的出油口、第二背压阀的出油口、第四液控单向阀的出油口、第二液控单向阀的控制油口与单向阀的进油口、第四三位四通换向阀的第二油口相连；单向阀的出油口与第三三位四通换向阀的第三油口、第一液控单向阀的控制油口相连；第二节流口的进油口与第二液控单向阀的出油口连通；第二液控单向阀的进油口、第三液控单向阀的控制油口、第四液控单向阀的控制油口与第四三位四通换向阀的第三油口连通；低压大流量进油路与第二三位四通换向阀的第一油口、第四三位四通换向阀的第一油口相连；安全阀的出油口、三位四通换向阀的第四油口、溢流阀的出油口、第二三位四通换向阀的第四油口、第三三位四通换向阀的第四油口、第四三位四通换向阀的第四油口与主回油路相连。其中，四个推进液压缸的进油口相互连通，四个推进液压缸的出油口相互连通。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

1）推进缸和撑靴缸的工作压力在掘进过程中实时可调，依据系统参数、掘进速率、以及围岩参数，可以提高推进支撑系统对围岩的适应性，降低TBM对围岩的扰动。