[发明专利]一种新型柔臂TBM推进液压系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种新型柔臂TBM推进液压系统及控制方法，包括相连接的恒压泵源和控制器，还包括N个并联设置的推进油缸机构，N≥2，恒压泵源通过并联设置的主油路和外控油路与推进油缸机构相连接，主油路上设有系统加载阀，外控油路上设有减压阀。本发明适用于多自由度并联机器人带动的刀盘开挖隧道，多个推进油缸机构的配合使用，控制器和液压的主油路和外控油路配合，对推进油缸机构进行精确控制，以实现对并联油缸驱动的刀盘姿态进行精确控制。

技术领域

本发明涉及柔臂TBM技术领域，特别是指一种新型柔臂TBM推进液压系统及控制方法。

背景技术

岩石隧道掘进机（TBM）是一种集机、电、液等技术于一体的大型隧道开挖装备，在山岭隧道及城市地铁工程建设中发挥着重要作用。目前TBM的开挖断面基本为圆形，矩形、马蹄形等异形断面的案例均是应用于软土隧道施工中，并且开挖断面一旦确定，在施工过程中就无法改变，造成其开挖断面形状单一，应用范围受限。国内外岩石隧道施工现状及规划表明，采用异形断面的工程越来越多，如果采用传统的掘进机定制化方案，势必大幅增加设备生产周期，不仅提高了施工成本，还会造成资源浪费。

针对目前工程多样化带来的掘进机制造难题，提出了基于机器人支撑的柔臂掘进机（Robotic TBM）概念。柔臂掘进机可依靠机器人支撑刀盘在较大范围内实现多自由度运动，实现以小直径刀盘开挖大直径任意形状断面隧道。柔臂掘进机的推进系统采用多油缸控制，多自由度并联机器人控制方式，相比较常用多自由度并联机器人系统，该柔臂掘进机负载大，且运动轨迹范围大，对安全性能要求更高。相对应的对液压控制系统要求也更高，现有的液压控制系统，在控制精度和节能性不能满足该柔臂掘进机，因此，针对该特点，发明一种新型柔臂TBM推进液压系统及控制方法很有必要。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种新型柔臂TBM推进液压系统及控制方法，用以解决上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种新型柔臂TBM刀盘推进液压系统，包括相连接的恒压泵源和控制器，还包括N个并联设置的推进油缸机构，N≥2，恒压泵源通过并联设置的主油路和外控油路与推进油缸机构相连接，主油路上设有系统加载阀，外控油路上设有减压阀。

所述推进油缸机构包括与刀盘连接的柔臂油缸，柔臂油缸上设有位移传感器，柔臂油缸的进油管路上设有串联设置的平衡阀和伺服阀，主油路和外控油路均与伺服阀相连接。

所述主油路上设有第一过滤器，外控油路上设有第二过滤器，主油路和外控油路通过总油路与恒压泵源相连接。

所述总油路上设有蓄能器、安全阀和泵加载阀；恒压泵源上连接有电机。

所述推进油缸机构还包括第一梭阀，第一梭阀设置在柔臂油缸的进油管路上，且与恒压泵源相连接。

所述N个并联设置的推进油缸机构上的N个第一梭阀均通过第二梭阀与恒压泵源。

一种新型柔臂TBM推进液压系统的控制方法，步骤如下：

S1：开始工作时，在电机的作用下，恒压泵源内的液压油一部分经外控油路进入伺服阀，并打开伺服阀；

S2：然后恒压泵源内的液压油经主油路、伺服阀进入柔臂油缸，驱动柔臂油缸进行伸缩动作；

S3：N个并联设置的推进油缸机构的柔臂油缸配合动作，对刀盘的位置和角度进行调节；位移传感器将柔臂油缸的伸缩位移量信号传递给控制器，控制器控制伺服阀进行液压油流量和压力的调节，使柔臂油缸按设定位移量伸缩；

S4：正常柔臂油缸不动作时，泵加载阀不得电，恒压泵源为待命压力；当柔臂油缸进行步骤S2和S3中的动作时，泵加载阀得电，泵加载至恒压设定压力；