一種tbm試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)。由四個(gè)完全相同的推力負(fù)載油路組成，每個(gè)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(gè)截止閥、液壓缸、位移傳感器、壓力表；四個(gè)推力負(fù)載油路的進(jìn)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(fù)載；同時(shí)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(fù)載和推力偏載；通過各個(gè)推力模塊中位移傳感器和壓力表可以實(shí)時(shí)監(jiān)測各推力模塊中的液壓缸的位移和壓力；通過關(guān)閉各推力模塊液壓缸進(jìn)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(fù)載。
【專利說明】一種TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)，尤其涉及一種TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM),是一種高智能化,集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)等的隧道施工重大技術(shù)工程裝備。TBM由于掘進(jìn)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(diǎn)，在國內(nèi)外隧道工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]TBM是比較一種特殊的工程機(jī)械，它需要去適應(yīng)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(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)。隧道工程有著相當(dāng)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，數(shù)值計(jì)算仿真很難滿足研究的要求，搭建TBM試驗(yàn)臺(tái)成了對其研究和創(chuàng)新的最優(yōu)途徑。
[0004]推力負(fù)載是TBM掘進(jìn)工作中的關(guān)鍵負(fù)載之一。TBM推進(jìn)過程中如果遇到偏載，可能會(huì)引起TBM掘進(jìn)偏離原設(shè)定的軌跡，造成部分隧道的報(bào)廢；TBM推進(jìn)過程中如果遇到突變載荷，嚴(yán)重時(shí)可能大大減短TBM的機(jī)械及液壓元件的壽命；另一方面由于推進(jìn)力與撐靴撐緊力的不協(xié)調(diào)，可能造成隧道被撐塌，導(dǎo)致隧道施工無法進(jìn)行；上述情況都有可能給整個(gè)隧道施工帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失，所以必須開展TBM應(yīng)對各種推力負(fù)載的適應(yīng)性研究。為了真實(shí)地模擬TBM掘進(jìn)時(shí)的各種推力負(fù)載，必須設(shè)計(jì)TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)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(fù)載的特性。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)查詢發(fā)現(xiàn)，目前在直線運(yùn)動(dòng)中采用的推力負(fù)載模擬及測試裝置主要是基于直線電機(jī)和磁粉制動(dòng)器等構(gòu)建的模擬測試平臺(tái)，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(shí)，無法平穩(wěn)的緩沖大載荷所帶來的波動(dòng)。綜上所述目前還沒有一種專門用于模擬TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)載的系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)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(yàn)臺(tái)的推力負(fù)載:控制四個(gè)液壓缸小腔有相同的溢流壓力時(shí)可模擬TBM正常工況的推力負(fù)載，控制四個(gè)液壓缸小腔有不相同的溢流壓力時(shí)可模擬TBM的推力偏載，同時(shí)調(diào)節(jié)比例溢流閥溢流壓力大小可以得到所期望的負(fù)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(yàn)臺(tái)推力負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)實(shí)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(fù)載。
[0007]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]本實(shí)用新型由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推力負(fù)載油路組成；每個(gè)負(fù)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(gè)截止閥、液壓缸、位移傳感器、壓力表；四個(gè)推力負(fù)載油路的進(jìn)油口并聯(lián)，高壓油Hl進(jìn)入每一個(gè)油路的進(jìn)油口后的油路連接關(guān)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(gè)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(jìn)油口 ；比例溢流閥的進(jìn)油口與電控單向閥的出油口并接后通過第二個(gè)截止閥連接至IJ液壓缸的有桿腔，且在比例溢流閥進(jìn)油口與電控單向閥出油口的并接處和所連接的第二個(gè)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(shí)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(fù)載；同時(shí)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(fù)載和推力偏載；通過各個(gè)推力模塊中位移傳感器和壓力表可以實(shí)時(shí)監(jiān)測各推力模塊中的液壓缸的位移和壓力。
[0011]2)通過關(guān)閉各推力模塊液壓缸進(jìn)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(shí)用新型實(shí)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(fù)載。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0016]TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推力負(fù)載油路組成；每個(gè)負(fù)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(gè)截止閥6、液壓缸7、位移傳感器8、壓力表9 ；四個(gè)推力負(fù)載油路的進(jìn)油口并聯(lián)，高壓油Hl進(jìn)入每一個(gè)油路的進(jìn)油口后的油路連接關(guān)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(gè)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(jìn)油口 ；比例溢流閥4的進(jìn)油口與電控單向閥5的出油口并接后通過第二個(gè)截止閥6連接到液壓缸7的有桿腔，且在比例溢流閥4進(jìn)油口與電控單向閥5出油口的并接處和所連接的第二個(gè)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(shí)用新型的工作原理如下:
[0018]高壓油Hl進(jìn)入每個(gè)推力負(fù)載模塊的控制油路，在進(jìn)油口并接有安全閥2，當(dāng)系統(tǒng)壓力過大時(shí)，可通過安全閥2的溢流來保護(hù)整個(gè)油路；當(dāng)三位四通換向閥3左側(cè)電磁鐵得電時(shí)，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(jìn)入，從A 口流出，再通過打開的截止閥6進(jìn)入液壓缸7的大腔，此時(shí)是給液壓缸7的大腔打入液壓油。當(dāng)三位四通換向閥3右側(cè)電磁鐵得電時(shí)，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(jìn)入，從B口流出；同時(shí)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(jìn)入液壓缸7的小腔；當(dāng)液壓缸7小腔內(nèi)的高壓油壓力達(dá)到比例溢流閥4所調(diào)定的溢流壓力時(shí)，比例溢流閥4開始溢流，此時(shí)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(jìn)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(shè)定的壓力。假定各個(gè)推力負(fù)載模塊中比例溢流閥4所設(shè)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(gè)液壓缸的大腔外殼是均布鉸接在TBM試驗(yàn)臺(tái)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(jìn)時(shí)將受到液壓缸給的推力負(fù)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(fù)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(fù)載大??；當(dāng)各個(gè)推力負(fù)載模塊的比例溢流閥的溢流壓力設(shè)定為不相同時(shí)，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(shí)通過各個(gè)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(shí)時(shí)監(jiān)測各推力模塊中的液壓缸7的位移和壓力。
[0021]當(dāng)關(guān)閉與各個(gè)推力負(fù)載模塊中的液壓缸7大小腔油口相連接的截止閥6時(shí)，刀盤盾體被向前推進(jìn)時(shí)，液壓缸7小腔內(nèi)的液壓油被擠壓，但不能溢流，將在短時(shí)間產(chǎn)生很大的反力，這個(gè)瞬間產(chǎn)生的大反力將模擬TBM的突變推力載荷。
[0022]當(dāng)系統(tǒng)不需要提供推力負(fù)載時(shí)，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(shí)系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種TBM試驗(yàn)臺(tái)推力負(fù)載模擬液壓系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推力負(fù)載油路組成；每個(gè)負(fù)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(gè)截止閥、液壓缸(7)、位移傳感器(8)、壓力表(9);四個(gè)推力負(fù)載油路的進(jìn)油口并聯(lián)，聞壓油Hl進(jìn)入每一個(gè)油路的進(jìn)油口后的油路連接關(guān)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(gè)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(jìn)油口 ；比例溢流閥(4)的進(jìn)油口與電控單向閥(5 )的出油口并接后通過第二個(gè)截止閥連接到液壓缸(7)的有桿腔，且在比例溢流閥(4)進(jìn)油口與電控單向閥(5)出油口的并接處和所連接的第二個(gè)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(hào)】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(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】龔國芳, 饒?jiān)埔? 吳偉強(qiáng), 張振, 劉統(tǒng), 楊華勇 申請人:浙江大學(xué)