一種盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及盾構(gòu)管片拼裝機(jī)，具體地說，涉及一種盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]盾構(gòu)機(jī)是一種用于隧道掘進(jìn)的工程機(jī)械設(shè)備，用于開挖切削土體、輸送土渣、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能。管片拼裝機(jī)是盾構(gòu)掘進(jìn)的關(guān)鍵組成部分，主要負(fù)責(zé)管片拼裝成環(huán)，形成襯砌，從而對開挖成型的隧道壁面進(jìn)行支護(hù)。隧道施工過程中管片拼裝工作量大、操作復(fù)雜，需要精確控制管片拼裝回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)定位精度。管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具有負(fù)載慣量大、運(yùn)動(dòng)范圍廣的特點(diǎn)，現(xiàn)行的管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)無法降低負(fù)載波動(dòng)對液壓馬達(dá)速度的影響。液壓馬達(dá)速度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)量及波動(dòng)大小對管片拼裝的效率有重要影響，傳統(tǒng)使用的PID軸控制器具有價(jià)格較高，接線復(fù)雜等問題。因此，提供一種價(jià)格低廉，操作方式簡單的PID控制模塊對PID閉環(huán)控制系統(tǒng)以及整個(gè)管片拼裝液壓系統(tǒng)的優(yōu)化具有重要的意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了提供一種成本較低的，能優(yōu)化管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程的盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)。
[0004]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，包括液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和閉環(huán)反饋系統(tǒng)，液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括依次相連的油箱總成、柱塞栗和壓力補(bǔ)償器，壓力補(bǔ)償器的出口與比例閥的進(jìn)口 P相連，比例閥的出口 A與液壓馬達(dá)進(jìn)口 A相連，比例閥的出口 B與液壓馬達(dá)進(jìn)口 B相連；閉環(huán)反饋系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理器和測速傳感器，測速傳感器設(shè)置在液壓馬達(dá)上，測速傳感器與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與比例閥連接，數(shù)據(jù)采集卡與數(shù)據(jù)處理器雙向連接，通過數(shù)據(jù)處理器處理測速傳感器采集到的數(shù)據(jù)，并控制比例閥的動(dòng)作，即控制液壓馬達(dá)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋系統(tǒng)的控制。
[0006]進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)處理器為計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)不需要單獨(dú)的軸控制器，即可簡單容易的實(shí)現(xiàn)PID下比例閥對液壓馬達(dá)速度閉環(huán)控制。
[0007]進(jìn)一步地，在所述數(shù)據(jù)采集卡與所述比例閥之間設(shè)有電子放大器。
[0008]進(jìn)一步地，在所述柱塞栗與所述壓力補(bǔ)償器之間設(shè)有允許油從柱塞栗到壓力補(bǔ)償器的單向閥。
[0009]進(jìn)一步地，在所述油箱總成與所述單向閥起始點(diǎn)之間設(shè)有溢流閥。
[0010]進(jìn)一步地，在所述油箱總成內(nèi)設(shè)有液位計(jì)、磁性集污器和高壓濾油器，液位計(jì)用于觀察油箱內(nèi)油液的量，高壓濾油器用于防止吸油時(shí)將較大的污染物吸入。
[0011]進(jìn)一步地，在所述柱塞栗與所述油箱總成之間設(shè)有空氣濾清器，空氣濾清器用于過濾雜質(zhì)。
[0012]進(jìn)一步地，單向閥與所述柱塞栗相連的通道和所述單向閥與所述溢流閥相連的通道的交匯點(diǎn)處設(shè)置截止閥。
[0013]進(jìn)一步地，測速傳感器為角位移傳感器。
[0014]本實(shí)用新型的工作原理是:油箱總成通過柱塞栗和壓力補(bǔ)償器到比例閥，再由比例閥來實(shí)現(xiàn)對盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的控制；液壓馬達(dá)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單向閥的出口與壓力補(bǔ)償器的進(jìn)口相連，壓力補(bǔ)償器的出口與比例閥的進(jìn)口 P相連，所述比例閥的出口 A與液壓馬達(dá)的左側(cè)進(jìn)口 A相連；液壓馬達(dá)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，比例閥的出口 B與液壓馬達(dá)的右側(cè)進(jìn)口 B相連。閉環(huán)反饋系統(tǒng)通過測速傳感器采集液壓馬達(dá)的信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)采集卡的A/D通道到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與原給定的電子放大器的信號(hào)進(jìn)行比較，其差值信號(hào)通過LabVIEW平臺(tái)的PID(比例、積分和微分)控制模塊調(diào)理后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡D/A通道輸出給電子放大器，再經(jīng)過比例閥對液壓馬達(dá)的速度進(jìn)行控制。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016]I)本實(shí)用新型利用比例閥與壓力補(bǔ)償器的配合使用可控制管片拼裝過程中液壓馬達(dá)速度大小，并減小馬達(dá)外負(fù)載波動(dòng)對馬達(dá)速度的影響，提高管片拼裝過程馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的平穩(wěn)性。
[0017]2)本實(shí)用新型利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)設(shè)備，不需要單獨(dú)的軸控制器，即可簡單容易的實(shí)現(xiàn)PID下比例閥對液壓馬達(dá)速度閉環(huán)控制，從而可對管片拼裝液壓馬達(dá)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程進(jìn)行優(yōu)化，大大降低成本。
【附圖說明】
[0018]圖1所示是本實(shí)用新型一種盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)原理圖。
[0019]圖2所示是本實(shí)用新型一種盾構(gòu)管片拼裝機(jī)閉環(huán)反饋系統(tǒng)的控制原理圖。
[0020]圖中:1.油箱總成，2.溢流閥，3.電機(jī)，4.截止閥，5.單向閥，6.電子放大器，7.數(shù)據(jù)采集卡，8.計(jì)算機(jī)，9.測速傳感器，10.液壓馬達(dá)，11.比例閥，12.壓力補(bǔ)償器，13.壓力表，14.柱塞栗，15.空氣濾清器，16.液位計(jì)，17.磁性集污器，18.高壓濾油器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0022]圖1為液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)的原理圖，一種盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，包括液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和閉環(huán)反饋系統(tǒng)，液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括依次相連的油箱總成1、柱塞栗14和壓力補(bǔ)償器12，壓力補(bǔ)償器12的出口與比例閥11的進(jìn)口 P相連，比例閥11的出口 A與液壓馬達(dá)10進(jìn)口 A相連，比例閥11的出口 B與液壓馬達(dá)10進(jìn)口 B相連；閉環(huán)反饋系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集卡7、數(shù)據(jù)處理器和測速傳感器9，測速傳感器9設(shè)置在液壓馬達(dá)10上，測速傳感器10與數(shù)據(jù)采集卡7連接，數(shù)據(jù)采集卡7與比例閥11連接，數(shù)據(jù)采集卡7與數(shù)據(jù)處理器雙向連接，在所述數(shù)據(jù)采集卡7與所述比例閥11之間設(shè)有電子放大器6。通過數(shù)據(jù)處理器處理測速傳感器7采集到的數(shù)據(jù)，并控制比例閥11的動(dòng)作，即控制液壓馬達(dá)10的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋系統(tǒng)的控制；此外測速傳感器9為角位移傳感器，或者為軸編碼器或者為轉(zhuǎn)速傳感器，主要是用于采集測量液壓馬達(dá)10的轉(zhuǎn)速大小。
[0023]數(shù)據(jù)處理器為計(jì)算機(jī)8，在計(jì)算機(jī)8上裝有現(xiàn)有的LabVIEW平臺(tái)，通過LabVIEW平臺(tái)不需要單獨(dú)的軸控制器，即可簡單容易的實(shí)現(xiàn)PID下比例閥對液壓馬達(dá)10速度閉環(huán)控制。
[0024]在所述柱塞栗14與所述壓力補(bǔ)償器12之間設(shè)有允許油從柱塞栗14到壓力補(bǔ)償器12的單向閥5，在所述油箱總成I與所述單向閥5起始點(diǎn)之間設(shè)有溢流閥2，單向閥5與所述柱塞栗14相連的通道和所述單向閥5與所述溢流閥2相連的通道的交匯點(diǎn)處設(shè)置截止閥4，在截止閥4處設(shè)有壓力表13。
[0025]在所述油箱總成I內(nèi)設(shè)有液位計(jì)16、磁性集污器17和高壓濾油器18，液位計(jì)16用于觀察油箱內(nèi)油液的量，高壓濾油器18用于防止吸油時(shí)將較大的污染物吸入。
[0026]在所述柱塞栗14與所述油箱總成I之間設(shè)有空氣濾清器15，空氣濾清器15用于過濾雜質(zhì)。
[0027]油箱總成I通過柱塞栗14和壓力補(bǔ)償器12到比例閥11，再由比例閥11來實(shí)現(xiàn)對盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)10轉(zhuǎn)速的控制；液壓馬達(dá)10順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單向閥5的出口與壓力補(bǔ)償器12的進(jìn)口相連，壓力補(bǔ)償器12的出口與比例閥11的進(jìn)口 P相連，所述比例閥11的出口 A與液壓馬達(dá)10的左側(cè)進(jìn)口 A相連；液壓馬達(dá)10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，比例閥11的出口B與液壓馬達(dá)10的右側(cè)進(jìn)口 B相連。閉環(huán)反饋系統(tǒng)通過測速傳感器9采集液壓馬達(dá)10的信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)采集卡7的A/D通道到計(jì)算機(jī)8，計(jì)算機(jī)8與原給定的電子放大器6的信號(hào)進(jìn)行比較，其差值信號(hào)通過LabVIEW平臺(tái)的PID (比例、積分和微分)控制模塊調(diào)理后井?dāng)?shù)據(jù)采集卡7D/A通道輸出給電子放大器6，再經(jīng)過比例閥11對液壓馬達(dá)10的速度進(jìn)行控制，如圖2所示的閉環(huán)反饋系統(tǒng)的控制原理。
[0028]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和閉環(huán)反饋系統(tǒng)，液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括依次相連的油箱總成、柱塞栗和壓力補(bǔ)償器，壓力補(bǔ)償器的出口與比例閥的進(jìn)口 P相連，比例閥的出口 A與液壓馬達(dá)進(jìn)口 A相連，比例閥的出口 B與液壓馬達(dá)進(jìn)口 B相連；閉環(huán)反饋系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理器和測速傳感器，測速傳感器設(shè)置在液壓馬達(dá)上，測速傳感器與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與比例閥連接，數(shù)據(jù)采集卡與數(shù)據(jù)處理器雙向連接。2.如權(quán)利要求1所述的液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器為計(jì)算機(jī)。3.如權(quán)利要求1所述的液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)采集卡與所述比例閥之間設(shè)有電子放大器。4.如權(quán)利要求1所述的液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述柱塞栗與所述壓力補(bǔ)償器之間設(shè)有允許油從柱塞栗到壓力補(bǔ)償器的單向閥。5.如權(quán)利要求4所述的液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述油箱總成與所述單向閥起始點(diǎn)之間設(shè)有溢流閥。6.如權(quán)利要求1所述的液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述油箱總成內(nèi)設(shè)有液位計(jì)、磁性集污器和高壓濾油器。7.如權(quán)利要求1所述的液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述柱塞栗與所述油箱總成之間設(shè)有空氣濾清器。8.如權(quán)利要求5所述的液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單向閥與所述柱塞栗相連的通道和所述單向閥與所述溢流閥相連的通道的交匯點(diǎn)處設(shè)置截止閥。9.如權(quán)利要求1所述的液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測速傳感器為角位移傳感器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種盾構(gòu)管片拼裝機(jī)液壓馬達(dá)控制系統(tǒng)，包括液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和閉環(huán)反饋系統(tǒng)，液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括依次相連的油箱總成、柱塞泵和壓力補(bǔ)償器；閉環(huán)反饋系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理器和測速傳感器，測速傳感器設(shè)置在液壓馬達(dá)上，測速傳感器與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與比例閥連接，本實(shí)用新型的有益效果是：利用比例閥與壓力補(bǔ)償器的配合使用可控制管片拼裝過程中液壓馬達(dá)速度大小，并減小馬達(dá)外負(fù)載波動(dòng)對馬達(dá)速度的影響，提高管片拼裝過程馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的平穩(wěn)性；利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)設(shè)備，不需要單獨(dú)的軸控制器，即可簡單容易的實(shí)現(xiàn)PID下比例閥對液壓馬達(dá)速度閉環(huán)控制，大大降低成本。
【IPC分類】F15B21/02, F15B11/04
【公開號(hào)】CN204921506
【申請?zhí)枴緾N201520663484
【發(fā)明人】王國富, 朱術(shù)林
【申請人】濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月28日