專利名稱：一種變轉(zhuǎn)速驅(qū)動盾構(gòu)刀盤節(jié)能液壓控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及流體壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，尤其是涉及一種變轉(zhuǎn)速驅(qū)動盾構(gòu)刀盤 節(jié)能液壓控制裝置。
技術(shù)背景盾構(gòu)刀盤驅(qū)動系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)的重要組成部分，承擔(dān)著驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)切削開 挖面土體攪拌密封艙內(nèi)土體的任務(wù)。具有功率大、功率變化范圍寬的特點(diǎn)。刀 盤的驅(qū)動系統(tǒng)必須具有高可靠性和良好的操作性能，若采用閥控馬達(dá)液壓驅(qū)動， 則系統(tǒng)功率將按所需的最大功率設(shè)計(jì)，在遇到欠負(fù)載工況下，回路存在較大的 溢流損失和節(jié)流損失，系統(tǒng)效率低下，大量的功率將通過熱的形式耗散，使系 統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重，進(jìn)而影響盾構(gòu)推進(jìn)速度。變轉(zhuǎn)速液壓動力傳動能夠根據(jù)負(fù)載的工作需要來調(diào)節(jié)液壓泵的輸入流量， 無節(jié)流損失，因而體現(xiàn)了比閥控液壓系統(tǒng)更高的節(jié)能效果。此外，與傳統(tǒng)變排 量式控制相比，由于在低速運(yùn)行狀態(tài)下液壓泵與電機(jī)的摩擦等損耗均比高速時 小，所以有著更大的節(jié)能潛力。變轉(zhuǎn)速容積調(diào)速技術(shù)通過改變驅(qū)動泵電機(jī)的轉(zhuǎn) 速，調(diào)節(jié)泵輸出流量的大小，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)，適合盾構(gòu)刀盤工 況的需求。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種變轉(zhuǎn)速驅(qū)動盾構(gòu)刀盤節(jié)能液壓控制裝置， 采用變轉(zhuǎn)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)容積調(diào)速的盾構(gòu)刀盤驅(qū)動用閉式液壓控制系統(tǒng)，系統(tǒng)輸出 扭矩和轉(zhuǎn)速可適時調(diào)節(jié)以滿足變化負(fù)載工作需要。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是其主回路中的變轉(zhuǎn)速電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器與雙向液壓泵相連；第一單向閥和第二 單向閥的進(jìn)油口相串接，第三單向閥和第四單向閥的出油口相串接；雙向液壓 泵的一端與第一單向閥的出油口、第三單向閥的進(jìn)油口并接后，串接第一液控 單向閥與液壓馬達(dá)的一個油口相連；雙向液壓泵的另一端與第二單向閥的出油 口、第四單向閥的進(jìn)油口并接后，串接第二液控單向閥與液壓馬達(dá)的另一個油 口相連;高壓溢流閥的進(jìn)油口和低壓溢流閥的進(jìn)油口分別經(jīng)過三位四通換向閥A 口和B口后，與第三單向閥的出油口P8 口、第四單向閥的出油口P6 口連接， 高壓溢流閥的出油口和低壓溢流閥的出油口與油箱連接；第一單向閥的進(jìn)油口Pl 口和第二單向閥的進(jìn)油口P3 口與補(bǔ)油回路相連。所述的補(bǔ)油回路，其電機(jī)與補(bǔ)油泵相連，補(bǔ)油泵的一端接油箱、補(bǔ)油泵的 另一端經(jīng)第五單向閥和蓄能器一起接第一單向閥的進(jìn)油口P1 口和第二單向閥的 進(jìn)油口P3口，補(bǔ)油溢流閥的一端接油箱，補(bǔ)油溢流閥的另一端接第五單向閥出 油口。本實(shí)用新型具有的有益效果是1) 采用變轉(zhuǎn)速容積調(diào)速技術(shù)控制盾構(gòu)刀盤驅(qū)動液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速，根據(jù)盾構(gòu)掘 進(jìn)工況實(shí)時調(diào)整電機(jī)變轉(zhuǎn)速器輸出信號控制液壓泵輸出流量的大小以適應(yīng)不同 地質(zhì)條件下掘進(jìn)時的不同功率需求，不會產(chǎn)生多于流量，能最大限度地避免能 量損失；2) 采用雙向液壓泵作為液壓動力能源，省去了節(jié)流元件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單， 可靠性高；3) 采用液控單向閥組成的液壓鎖能實(shí)現(xiàn)刀盤雙向快速制動，有利于掘進(jìn)過 程中故障緊急處理；4) 采用變轉(zhuǎn)速技術(shù)控制液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)高精度調(diào)速；5) 適合于從軟土到硬巖各種工況條件下刀盤驅(qū)動。

附圖是本實(shí)用新型的變轉(zhuǎn)速驅(qū)動盾構(gòu)刀盤節(jié)能液壓控制裝置結(jié)構(gòu)原理圖。 圖中l(wèi).變轉(zhuǎn)速電機(jī)，2.聯(lián)軸器，3.雙向液壓泵，7、 9、 21、 23、 17為單向 閥，12.蓄能器，16.補(bǔ)油溢流閥，18.補(bǔ)油泵，19.電機(jī)，25、 29為液控單向閥， 26.雙向液壓馬達(dá)，33.三位四通換向閥，37、低壓溢流閥，38、油箱，39、高壓 溢流閥，27、 28為控制油路，4、 5、 6、 8、 10、 11、 13、 14、 15、 20、 22、 24、 30、 31、 32、 34、 35、 36為管路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如附圖所示，本實(shí)用新型其主回路中的變轉(zhuǎn)速電機(jī)1經(jīng)聯(lián)軸器2與雙向液 壓泵3相連；第一單向閥7和第二單向閥9的進(jìn)油口相串接，第三單向閥21和 第四單向閥23的出油口相串接;雙向液壓泵3的一端與第一單向閥7的出油口、 第三單向閥21的進(jìn)油口并接后，串接第一液控單向閥25與液壓馬達(dá)26的一個 油口相連；雙向液壓泵3的另一端與第二單向閥7的出油口、第四單向閥21的 進(jìn)油口并接后，串接第二液控單向閥29與液壓馬達(dá)26的另一個油口相連；髙 壓溢流閥39的進(jìn)油口和低壓溢流閥37的進(jìn)油口分別經(jīng)過三位四通換向閥33A口和B口后，與第三單向閥21的出油口 P8 口、第四單向閥21的出油口P6 口 連接，高壓溢流閥39的出油口和低壓溢流閥37的出油口與油箱連接；第一單 向閥7的進(jìn)油口P1 口和第二單向閥9的進(jìn)油口 P3 口與補(bǔ)油回路相連。所述的補(bǔ)油回路，其電機(jī)19與補(bǔ)油泵18相連，補(bǔ)油泵18的一端接油箱38、 補(bǔ)油泵18的另一端經(jīng)第五單向閥17和蓄能器12 —起接第一單向閥7的進(jìn)油口 Pl 口和第二單向閥9的進(jìn)油口P3 口，補(bǔ)油溢流閥16的一端接油箱38，補(bǔ)油溢 流閥16的另一端接第五單向閥17出油口。本實(shí)用新型的工作原理如下當(dāng)調(diào)節(jié)變轉(zhuǎn)速電機(jī)l的旋轉(zhuǎn)方向，經(jīng)聯(lián)軸器2帶動雙向液壓泵3正向旋轉(zhuǎn) 時，液壓泵3通過管路5從液壓馬達(dá)26的出油口以及補(bǔ)油管路10吸油，雙向 液壓泵3通過管路4將吸入的油液經(jīng)液控單向閥25和管路30泵入液壓馬達(dá)高 壓油口，驅(qū)動馬達(dá)正向旋轉(zhuǎn)。此時，液控單向閥29的控制油路28與管路4相 連，在高壓油作用下液控單向閥29反向?qū)?。通過調(diào)節(jié)變轉(zhuǎn)速電機(jī)1的轉(zhuǎn)速， 雙向液壓泵3的吸油和排油流量也隨之發(fā)生變化，從而調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)26以及刀 盤的轉(zhuǎn)速，使其與負(fù)載工況相適應(yīng)。三位四通換向閥33左邊電磁鐵通電時，三 位四通換向閥33的P 口與A 口接通，管路4中的高壓油一部分經(jīng)管路20進(jìn)入 第三單向閥21油口P7，再從第三單向閥21油口P8流出經(jīng)過管路22、 32以及 三位四通換向閥33流進(jìn)高壓溢流閥39進(jìn)油口，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定壓力時，高壓 溢流閥39開啟，管路4中的壓力油經(jīng)溢流閥39流回油箱，溢流閥39起限壓作 用，此時刀盤系統(tǒng)可工作在大扭矩工況。三位四通換向閥33右邊電磁鐵通電時， 三位四通換向閥33的P 口與B 口接通，管路4中的高壓油一部分經(jīng)管路20進(jìn) 入第三單向閥21油口P7，再從第三單向閥21油口P8流出經(jīng)過管路22、 32以 及三位四通換向閥33流進(jìn)低壓溢流閥37進(jìn)油口，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定壓力時，低 壓溢流閥37開啟，管路4中的壓力油經(jīng)溢流閥37流回油箱，溢流閥37起限壓 作用，此時刀盤系統(tǒng)可工作在小扭矩工況。當(dāng)調(diào)節(jié)變轉(zhuǎn)速電機(jī)l的旋轉(zhuǎn)方向，使其帶動雙向液壓泵3反向旋轉(zhuǎn)時，雙 向液壓泵3通過管路4從液壓馬達(dá)26的出油口以及補(bǔ)油管路6吸油，泵3通過 管路5將吸入的油液經(jīng)液控單向閥29和管路31泵入液壓馬達(dá)高壓油口，驅(qū)動 馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)。此時，液控單向閥25的控制油路27與管路5相連，在高壓油 作用下液控單向閥25反向?qū)āＭㄟ^調(diào)節(jié)變轉(zhuǎn)速電機(jī)1的轉(zhuǎn)速，雙向液壓泵3 的吸油和排油流量也隨之發(fā)生變化，從而調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)26以及刀盤的轉(zhuǎn)速，使 其與負(fù)載工況相適應(yīng)。三位四通換向閥33左邊電磁鐵通電時，三位四通換向閥33的P 口與A 口接通，管路5中的高壓油一部分經(jīng)管路24進(jìn)入第四單向閥23 油口 P5，再從第四單向閥23油口 P6流出經(jīng)過管路22、 32以及三位四通換向閥 33流進(jìn)高壓溢流閥39進(jìn)油口，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定壓力時，高壓溢流閥39開啟， 管路5中的壓力油經(jīng)溢流閥39流回油箱，溢流閥39起限壓作用，此時刀盤系 統(tǒng)可工作在大扭矩工況。三位四通換向閥33右邊電磁鐵通電時，三位四通換向 閥33的P 口與B 口接通，管路5中的高壓油一部分經(jīng)管路24進(jìn)入第四單向閥 23油口P5，再從第四單向閥23油口P6流出經(jīng)過管路22、 32以及三位四通換 向閥33流進(jìn)低壓溢流閥37進(jìn)油口，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定壓力時，低壓溢流閥37開 啟，管路5中的壓力油經(jīng)溢流閥37流回油箱，溢流閥37起限壓作用，此時刀 盤系統(tǒng)可工作在小扭矩工況。當(dāng)三位四通^向閥33電磁鐵斷電時，系統(tǒng)卸荷，在液控單向閥25、 29的 共同作用下液壓馬達(dá)快速穩(wěn)定制動。考慮到液壓系統(tǒng)工作時存在泄漏，因此本系統(tǒng)設(shè)置了相應(yīng)的補(bǔ)油回路。補(bǔ) 油泵18輸出的液壓油經(jīng)過單向閥17流進(jìn)管路14、 15，蓄能器12通過管路13 與管路14連接，單向閥7油口P2通過管路6與管路4連接，單向閥9油口P4 通過管路10與管路5連接，單向閥7、 9油口P1、 P3通過管路8、 11與管路14 連接，當(dāng)需要補(bǔ)油時，管路14中的壓力油經(jīng)管路11、 8以及單向閥進(jìn)入液壓泵 吸油腔，同時，管路15中的壓力油流進(jìn)補(bǔ)油溢流閥16進(jìn)油口，補(bǔ)油壓力由補(bǔ) 油溢流陶16調(diào)定。由于單向閥7、 9的存在，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙向補(bǔ)油。蓄能器 12起保壓作用。
權(quán)利要求1、一種變轉(zhuǎn)速驅(qū)動盾構(gòu)刀盤節(jié)能液壓控制裝置，其特征在于其主回路中的變轉(zhuǎn)速電機(jī)(1)經(jīng)聯(lián)軸器(2)與雙向液壓泵(3)相連；第一單向閥(7)和第二單向閥(9)的進(jìn)油口相串接，第三單向閥(21)和第四單向閥(23)的出油口相串接；雙向液壓泵(3)的一端與第一單向閥(7)的出油口、第三單向閥(21)的進(jìn)油口并接后，串接第一液控單向閥(25)與液壓馬達(dá)(26)的一個油口相連；雙向液壓泵(3)的另一端與第二單向閥(7)的出油口、第四單向閥(21)的進(jìn)油口并接后，串接第二液控單向閥(29)與液壓馬達(dá)(26)的另一個油口相連；高壓溢流閥(39)的進(jìn)油口和低壓溢流閥(37)的進(jìn)油口分別經(jīng)過三位四通換向閥(33)A口和B 口后，與第三單向閥(21)的出油口P8口、第四單向閥(21)的出油口P6口連接，高壓溢流閥(39)的出油口和低壓溢流閥(37)的出油口與油箱連接；第一單向閥(7)的進(jìn)油口P1口和第二單向閥(9)的進(jìn)油口P3口與補(bǔ)油回路相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變轉(zhuǎn)速驅(qū)動盾構(gòu)刀盤節(jié)能液壓控制裝置，其 特征在于所述的補(bǔ)油回路，其電機(jī)(19)與補(bǔ)油泵(18)相連，補(bǔ)油泵(18) 的一端接油箱(38)、補(bǔ)油泵(18)的另一端經(jīng)第五單向閥(17)和蓄能器(12) 一起接第一單向閥(7)的進(jìn)油口P1 口和第二單向閥(9)的進(jìn)油口P3 口，補(bǔ) 油溢流閥(16)的一端接油箱(38)，補(bǔ)油溢流閥(16)的另一端接第五單向閥(17)出油口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種變轉(zhuǎn)速驅(qū)動盾構(gòu)刀盤節(jié)能液壓控制裝置。包括變轉(zhuǎn)速電機(jī)、雙向液壓泵、單向閥、液壓馬達(dá)、液壓鎖、換向閥、溢流閥組成的主液壓回路和補(bǔ)油回路。驅(qū)動雙向液壓泵的異步電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速采用變轉(zhuǎn)速控制，根據(jù)刀盤切削土體所需要的轉(zhuǎn)速來實(shí)時調(diào)整轉(zhuǎn)速控制器輸出信號改變異步電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制雙向液壓泵輸出的流量，驅(qū)動液壓馬達(dá)輸出刀盤克服負(fù)載所需要的力矩和轉(zhuǎn)速。主液壓回路采用閉式液壓回路，通過雙向液壓泵直接將液壓馬達(dá)排油口的油液送入馬達(dá)的吸油口，減小液壓系統(tǒng)泵站的體積。設(shè)置高低兩檔工作壓力供盾構(gòu)刀盤在軟土和硬巖兩種不同地質(zhì)條件中工作的需要。采用變轉(zhuǎn)速控制，液壓泵輸出的流量與刀盤負(fù)載功率相匹配，節(jié)能效果明顯。
文檔編號F15B13/00GK201162738SQ20082008199
公開日2008年12月10日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者虎 施, 楊華勇, 彤 邢, 龔國芳 申請人:浙江大學(xué)