一種tbm試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)。由四個完全相同的推力負載油路組成，每個均包括油箱、安全閥、三位四通換向閥、比例溢流閥、電控單向閥、兩個截止閥、液壓缸、位移傳感器、壓力表；四個推力負載油路的進油口并聯(lián)。通過控制各推力模塊的比例溢流閥的溢流壓力大小，模擬不同的大小的TBM推力負載；同時控制各推力模塊的比例溢流閥的溢流壓力是否相等，模擬TBM的正常推力負載和推力偏載；通過各個推力模塊中位移傳感器和壓力表可以實時監(jiān)測各推力模塊中的液壓缸的位移和壓力；通過關閉各推力模塊液壓缸進出油口的截止閥，切斷溢流油路，模擬TBM推力突變載荷及大偏載。它能模擬各種不同地質(zhì)環(huán)境下的TBM推力負載。
【專利說明】一種TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及負載模擬液壓系統(tǒng)，尤其涉及一種TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隧道全斷面掘進機(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM),是一種高智能化,集機、電、液、光、計算機等的隧道施工重大技術工程裝備。TBM由于掘進速度快、施工質(zhì)量穩(wěn)定、安全作業(yè)條件好、對生態(tài)環(huán)境影響小等優(yōu)點，在國內(nèi)外隧道工程建設中得到廣泛應用。
[0003]TBM是比較一種特殊的工程機械，它需要去適應施工隧道的各種地層地質(zhì)，并需要依據(jù)具體地質(zhì)情況來進行設計研發(fā)。隧道工程有著相當復雜的地質(zhì)環(huán)境，數(shù)值計算仿真很難滿足研究的要求，搭建TBM試驗臺成了對其研究和創(chuàng)新的最優(yōu)途徑。
[0004]推力負載是TBM掘進工作中的關鍵負載之一。TBM推進過程中如果遇到偏載，可能會引起TBM掘進偏離原設定的軌跡，造成部分隧道的報廢；TBM推進過程中如果遇到突變載荷，嚴重時可能大大減短TBM的機械及液壓元件的壽命；另一方面由于推進力與撐靴撐緊力的不協(xié)調(diào)，可能造成隧道被撐塌，導致隧道施工無法進行；上述情況都有可能給整個隧道施工帶來重大的經(jīng)濟損失，所以必須開展TBM應對各種推力負載的適應性研究。為了真實地模擬TBM掘進時的各種推力負載，必須設計TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)。該液壓系統(tǒng)必須能夠模擬并符合各種TBM推力負載的特性。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術文獻查詢發(fā)現(xiàn)，目前在直線運動中采用的推力負載模擬及測試裝置主要是基于直線電機和磁粉制動器等構建的模擬測試平臺，該裝置雖然加載平穩(wěn)、無噪音，但加載精度不高，最重要的是在模擬突變載荷及大偏載時，無法平穩(wěn)的緩沖大載荷所帶來的波動。綜上所述目前還沒有一種專門用于模擬TBM試驗臺推力負載的系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于提供一種TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過控制各模塊液壓缸來模擬TBM試驗臺的推力負載:控制四個液壓缸小腔有相同的溢流壓力時可模擬TBM正常工況的推力負載，控制四個液壓缸小腔有不相同的溢流壓力時可模擬TBM的推力偏載，同時調(diào)節(jié)比例溢流閥溢流壓力大小可以得到所期望的負載特性；通過截止閥切斷液壓缸小腔的溢流可模擬TBM的突變推力載荷。這種TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)實現(xiàn)了小空間及低成本地模擬各種不同地質(zhì)環(huán)境下的TBM推力負載。
[0007]本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是:
[0008]本實用新型由四個結構相同的推力負載油路組成；每個負載油路均包括:油箱、安全閥、三位四通換向閥、比例溢流閥、電控單向閥、兩個截止閥、液壓缸、位移傳感器、壓力表；四個推力負載油路的進油口并聯(lián)，高壓油Hl進入每一個油路的進油口后的油路連接關系為:高壓油Hl —路連接到三位四通換向閥的P 口，另一路通過安全閥連接到油箱；三位四通換向閥的T 口連接到油箱，三位四通換向閥的A 口通過第一個截止閥后連接到液壓缸的無桿腔，三位四通換向閥的B 口一路連接到比例溢流閥的出油口，另一路連接到電控單向閥的進油口 ；比例溢流閥的進油口與電控單向閥的出油口并接后通過第二個截止閥連接至IJ液壓缸的有桿腔，且在比例溢流閥進油口與電控單向閥出油口的并接處和所連接的第二個截止閥之間裝有壓力表；在液壓缸的桿端裝有位移傳感器。
[0009]本實用新型具有的有益效果是:
[0010]I)通過控制各推力模塊的比例溢流閥的溢流壓力大小，模擬不同的大小的TBM推力負載；同時控制各推力模塊的比例溢流閥的溢流壓力是否相等，模擬TBM的正常推力負載和推力偏載；通過各個推力模塊中位移傳感器和壓力表可以實時監(jiān)測各推力模塊中的液壓缸的位移和壓力。
[0011]2)通過關閉各推力模塊液壓缸進出油口的截止閥，切斷溢流油路，模擬TBM推力突變載荷及大偏載。
[0012]本實用新型實現(xiàn)了小空間及低成本地模擬各種不同地質(zhì)環(huán)境下的TBM推力負載。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)結構示意圖。
[0014]圖中:1.油箱，2.安全閥，3.三位四通換向閥，4.比例溢流閥，5.電控單向閥，6.截止閥，7.液壓缸，8.位移傳感器，9.壓力表。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0016]TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)由四個結構相同的推力負載油路組成；每個負載油路均包括:油箱1、安全閥2、三位四通換向閥3、比例溢流閥4、電控單向閥5、兩個截止閥6、液壓缸7、位移傳感器8、壓力表9 ；四個推力負載油路的進油口并聯(lián)，高壓油Hl進入每一個油路的進油口后的油路連接關系為:高壓油Hl —路連接到三位四通換向閥3的P 口，另一路通過安全閥2連接到油箱I ;三位四通換向閥3的T 口連接到油箱I，三位四通換向閥3的A 口通過第一個截止閥6后連接到液壓缸7的無桿腔，三位四通換向閥3的B口一路連接到比例溢流閥4的出油口，另一路連接到電控單向閥5的進油口 ；比例溢流閥4的進油口與電控單向閥5的出油口并接后通過第二個截止閥6連接到液壓缸7的有桿腔，且在比例溢流閥4進油口與電控單向閥5出油口的并接處和所連接的第二個截止閥6之間裝有壓力表9 ;在液壓缸7的桿端裝有位移傳感器8。
[0017]本實用新型的工作原理如下:
[0018]高壓油Hl進入每個推力負載模塊的控制油路，在進油口并接有安全閥2，當系統(tǒng)壓力過大時，可通過安全閥2的溢流來保護整個油路；當三位四通換向閥3左側電磁鐵得電時，其左位接入系統(tǒng)，高壓油Hl從三位四通換向閥3的P 口進入，從A 口流出，再通過打開的截止閥6進入液壓缸7的大腔，此時是給液壓缸7的大腔打入液壓油。當三位四通換向閥3右側電磁鐵得電時，其右位接入系統(tǒng)，高壓油Hl從三位四通換向閥3的T 口進入，從B口流出；同時電控單向閥5的電磁鐵處于失電狀態(tài)，從B 口出來的高壓油依次通過電控單向閥5和打開的截止閥6后進入液壓缸7的小腔；當液壓缸7小腔內(nèi)的高壓油壓力達到比例溢流閥4所調(diào)定的溢流壓力時，比例溢流閥4開始溢流，此時使三位四通換向閥3失電，三位四通換向閥3的中位接入系統(tǒng)，高壓油不再進入液壓缸7的小腔內(nèi)，比例溢流閥4也停止溢流，液壓缸7的小腔保持為所設定的壓力。假定各個推力負載模塊中比例溢流閥4所設定的壓力相等，且液壓缸小腔內(nèi)壓力為P，液壓缸大腔直徑為D，液壓缸小腔直徑為d ;由于四個液壓缸的大腔外殼是均布鉸接在TBM試驗臺的后石箱上，液壓缸桿端是均布鉸接在刀盤盾體上，刀盤盾體被向前推進時將受到液壓缸給的推力負載，其大小為:
[0019]4 X (Ji D2/4- π d2/4) p = n (D2-d2)p
[0020]以上是模擬了 TBM正常工況下的均勻推力負載，調(diào)節(jié)比例溢流閥的溢流壓力可以改變P的大小，從而調(diào)節(jié)TBM推力負載大?。划敻鱾€推力負載模塊的比例溢流閥的溢流壓力設定為不相同時，可以用來模擬TBM的推力偏載，通過不同的組合可以模擬上下左右各向推力偏載的情況。同時通過各個推力模塊中的液壓缸7桿端的位移傳感器8和液壓缸7小腔出油口壓力表9可以實時監(jiān)測各推力模塊中的液壓缸7的位移和壓力。
[0021]當關閉與各個推力負載模塊中的液壓缸7大小腔油口相連接的截止閥6時，刀盤盾體被向前推進時，液壓缸7小腔內(nèi)的液壓油被擠壓，但不能溢流，將在短時間產(chǎn)生很大的反力，這個瞬間產(chǎn)生的大反力將模擬TBM的突變推力載荷。
[0022]當系統(tǒng)不需要提供推力負載時，通過使電控單向閥5的電磁鐵得電，電控單向閥5反向連通，液壓缸7小腔內(nèi)將與油箱I連通，此時系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。
【權利要求】
1.一種TBM試驗臺推力負載模擬液壓系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由四個結構相同的推力負載油路組成；每個負載油路均包括:油箱(I)、安全閥(2)、三位四通換向閥(3)、比例溢流閥(4)、電控單向閥(5)、兩個截止閥、液壓缸(7)、位移傳感器(8)、壓力表(9);四個推力負載油路的進油口并聯(lián)，聞壓油Hl進入每一個油路的進油口后的油路連接關系為:聞壓油Hl 一路連接到三位四通換向閥(3)的P 口，另一路通過安全閥(2)連接到油箱(I);三位四通換向閥(3 )的T 口連接到油箱(I )，三位四通換向閥(3 )的A 口通過第一個截止閥后連接到液壓缸(7)的無桿腔，三位四通換向閥(3)的B 口一路連接到比例溢流閥(4)的出油口，另一路連接到電控單向閥(5 )的進油口 ；比例溢流閥(4)的進油口與電控單向閥(5 )的出油口并接后通過第二個截止閥連接到液壓缸(7)的有桿腔，且在比例溢流閥(4)進油口與電控單向閥(5)出油口的并接處和所連接的第二個截止閥之間裝有壓力表(9);在液壓缸(7)的桿端裝有位移傳感器(8)。
【文檔編號】F15B11/00GK204003678SQ201420413756
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】龔國芳, 饒云意, 吳偉強, 張振, 劉統(tǒng), 楊華勇 申請人:浙江大學