一种盾构机及其推进油缸支撑液压系统的制作方法

1.本发明涉及液压控制技术领域，更具体地说，涉及一种盾构机及其推进油缸支撑液压系统。


背景技术：

2.盾构机法施工因其安全、高效，已越来越广泛地应用于城市轨道交通、铁路、公路、市政基础设备等领域的隧道工程建设中。推进油缸是盾构机的关键组成部分，整个盾构的推进、姿态调整、管片安装均通过推进油缸进行，或在推进油缸的配合下实现。
3.为了保证推进油缸的轴线与盾构轴线平行、与管片侧边中心线重合，可针对推进油缸设置保护装置，如采用若干支撑油缸来顶推推进油缸，以达到保护推进油缸不受侧向力，避免出现损伤的目的。
4.盾构机在不同的工作模式下，对支撑油缸的要求不同，然而现有常规支撑油缸的设置方式并不能满足上述要求。
5.综上所述，如何有效地解决支撑油缸的控制难以满足盾构机不同工作模式等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盾构机及其推进油缸支撑液压系统，该盾构机及其推进油缸支撑液压系统的结构设计可以有效地解决支撑油缸的控制难以满足盾构机不同工作模式的问题。
7.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种盾构机的推进油缸支撑液压系统，用于控制支撑推进油缸的支撑油缸，包括液压泵、油箱和减压阀，所述液压泵的进油口与所述油箱连接，所述减压阀的进油口与所述液压泵的出油口连接，所述减压阀的出油口分别与各所述支撑油缸的无杆腔连接，且所述减压阀用于调节流向各所述支撑油缸的无杆腔的油液压力。
9.可选地，上述推进油缸支撑液压系统中，还包括第一换向阀，所述减压阀包括第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀的进油口和所述第二减压阀的进油口分别与所述液压泵的出油口连接，所述第一换向阀的第一工作油口与所述第二减压阀的出油口连接，所述第一换向阀的第二工作油口与各所述支撑油缸的无杆腔连接，所述第一换向阀的第三工作油口与所述第一减压阀的出油口连接，所述第一换向阀置于第一位时，所述第一换向阀的第二工作油口与第三工作油口连通，所述第一换向阀置于第二位时，所述第一换向阀的第二工作油口与第一工作油口连通，所述第一减压阀的出油口压力小于所述第二减压阀的出油口压力。
10.可选地，上述推进油缸支撑液压系统中，还包括第二换向阀，所述第二换向阀的第一工作油口与所述第一换向阀的第二工作油口连接，所述第二换向阀的第二工作油口与各所述支撑油缸的无杆腔连接，所述第二换向阀的第三工作油口与所述油箱连接，所述第二
换向阀置于第一位时，所述第二换向阀的第二工作油口与第三工作油口连通，所述第二换向阀置于第二位时，所述第二换向阀的第二工作油口与第一工作油口连通。
11.可选地，上述推进油缸支撑液压系统中，所述第二换向阀的第三油口与所述油箱之间连接有第一溢流阀，所述第一溢流阀用于在停机时防止所述推进油缸将所述支撑油缸压回。
12.可选地，上述推进油缸支撑液压系统中，还包括与各所述支撑油缸的无杆腔一一对应设置的电磁球阀和第一单向阀，各所述电磁球阀的两端分别与所述第二换向阀的第二工作油口及对应的所述支撑油缸的无杆腔连接，各所述第一单向阀的两端分别与对应的各所述电磁球阀的两端连接，用于控制液压油仅能够从所述支撑油缸的无杆腔流向所述第二换向阀的第二工作油口。
13.可选地，上述推进油缸支撑液压系统中，所述液压泵的出油口与所述减压阀之间连接有第二单向阀，所述第二单向阀用于控制液压油仅能够从所述液压泵流向所述减压阀。
14.可选地，上述推进油缸支撑液压系统中，所述液压泵的出油口与所述油箱之间连接有第二溢流阀。
15.可选地，上述推进油缸支撑液压系统中，所述减压阀为比例减压阀，且所述比例减压阀的出油口压力可调。
16.可选地，上述推进油缸支撑液压系统中，还包括换向阀，所述换向阀的第一工作油口与所述比例减压阀的出油口连接，所述换向阀的第二工作油口与各所述支撑油缸的无杆腔连接，所述换向阀的第三工作油口与所述油箱连接，所述第二换向阀置于第一位时，所述第二换向阀的第二工作油口与第三工作油口连通，所述第二换向阀置于第二位时，所述第二换向阀的第二工作油口与第一工作油口连通。
17.本发明提供的推进油缸支撑液压系统包括液压泵、油箱和减压阀。其中，液压泵的进油口与油箱连接，液压泵的出油口与减压阀的进油口连接；减压阀的出油口分别与各支撑油缸的无杆腔连接，且减压阀用于调节流向各支撑油缸的无杆腔的油液压力。
18.应用本发明提供的推进油缸支撑液压系统，油箱中的液压油通过液压泵、减压阀进入支撑油缸的无杆腔。在盾构机推进模式下，盾构机正常开挖过程中，因需要推进油缸进行调向，故推进油缸需要低压支撑，此时支撑油缸可以随着推进油缸的偏摆进行浮动，达到保护推进油缸的目的。在管片拼装模式下，盾构机不进行开挖作业，拼装管片过程中，需要将推进油缸固定，故推进油缸需要高压支撑，支撑油缸在高压模式下环向压紧推进油缸，达到保护推进油缸的目的。因此，在推进模式下及管片拼装模式下，通过减压阀实现无杆腔供油压力的调节，以在推进模式下支撑油缸低压模式伸出，在管片拼装模式下支撑油缸高压模式伸出。综上，采用该推进油缸支撑液压系统，实现支撑油缸在盾构机不同模式下的动作，以满足盾构机不同模式下，支撑油缸所需的不同压力。
19.在一个优选的实施方式中，该推进油缸支撑液压系统包括第一换向阀，且减压阀包括第一减压阀和第二减压阀。则推进模式下，第一换向阀置于第一位，第一换向阀的第二工作油口与第一换向阀的第三工作油口连通，则油箱中的液压油通过液压泵、第一减压阀、第一换向阀的第三工作油口至第二工作油口通道进入支撑油缸的无杆腔，支撑油缸低压模式伸出。
20.拼装管片模式下，第一换向阀置于第二位，第一换向阀的第二工作油口与第一换向阀的第一工作油口连通，则油箱中的液压油通过液压泵、第二减压阀、第一换向阀的第一工作油口至第二工作油口通道进入支撑油缸的无杆腔，支撑油缸高压模式伸出。综上，采用该推进油缸支撑液压系统，通过第一换向阀配合不同压力的第一减压阀和第二减压阀进行压力切换，实现支撑油缸在盾构机不同模式下的动作，以满足盾构机在不同的模式下，支撑油缸所需的不同压力。
21.在另一个实施方式中，减压阀为比例减压阀，且比例减压阀的出油口压力可调。则在盾构机推进模式或管片拼装模式下，油箱中的液压油通过液压泵、比例减压阀进入支撑油缸的无杆腔，通过调节比例减压阀的出油口压力，即可实现支撑油缸无杆腔的压力调节，从而实现支撑油缸在盾构机不同模式下的动作。
22.为了达到上述目的，本发明还提供了一种盾构机，该盾构机包括上述任一种推进油缸支撑液压系统。由于上述的推进油缸支撑液压系统具有上述技术效果，具有该推进油缸支撑液压系统的盾构机也应具有相应的技术效果。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明一个具体实施例的盾构机的推进油缸支撑液压系统的结构示意图。
25.附图中标记如下：
26.电动机1，联轴器2，液压泵3，第二溢流阀4，第二单向阀5，第一溢流阀6，第一减压阀7，第二减压阀8，第一换向阀9，第二换向阀10，电磁球阀11，第一单向阀12，支撑油缸13，油箱14。
具体实施方式
27.本发明实施例公开了一种盾构机及其推进油缸支撑液压系统，以实现支撑油缸在盾构机不同模式下的动作。
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明提供的推进油缸支撑液压系统包括液压泵、油箱和减压阀。其中，液压泵的进油口与油箱连接，液压泵的出油口与减压阀的进油口连接；减压阀的出油口分别与各支撑油缸的无杆腔连接，且减压阀用于调节流向各支撑油缸的无杆腔的油液压力。液压泵的作用是为支撑油缸液压系统提供油源，减压阀用于调节液压系统的压力。
30.应用本发明提供的推进油缸支撑液压系统，油箱中的液压油通过液压泵、减压阀进入支撑油缸的无杆腔。在盾构机推进模式下，盾构机正常开挖过程中，因需要推进油缸进行调向，故推进油缸需要低压支撑，此时支撑油缸可以随着推进油缸的偏摆进行浮动，达到
保护推进油缸的目的。在管片拼装模式下，盾构机不进行开挖作业，拼装管片过程中，需要将推进油缸固定，故推进油缸需要高压支撑，支撑油缸在高压模式下环向压紧推进油缸，达到保护推进油缸的目的。因此，在推进模式下及管片拼装模式下，通过减压阀实现无杆腔供油压力的调节，以在推进模式下支撑油缸低压模式伸出，在管片拼装模式下支撑油缸高压模式伸出。综上，采用该推进油缸支撑液压系统，实现支撑油缸在盾构机不同模式下的动作，以满足盾构机在不同的模式下，支撑油缸所需的不同压力。
31.请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的盾构机的推进油缸支撑液压系统的结构示意图。
32.在一个具体实施例中，本发明提供的推进油缸支撑液压系统包括液压泵3、油箱14、第一减压阀7、第二减压阀8和第一换向阀9。
33.其中，液压泵3的进油口与油箱14连接，液压泵3的出油口分别与第一减压阀7的进油口和第二减压阀8的进油口连接。液压泵3的作用是为支撑油缸13液压系统提供油源，液压泵3具体与电动机1连接，如通过联轴器2与电动机1连接。电动机1为液压泵3提供动力，联轴器2则将电动机1的动力传递至液压泵3，从而带动液压泵3工作。
34.第一减压阀7和第二减压阀8分别用于调节液压系统的压力，第一减压阀7的出油口压力小于第二减压阀8的出油口压力，也就是第一减压阀7对应低压模式，第二减压阀8对应高压模式。油液由液压泵3泵送流入第一减压阀7的进油口或第二减压阀8的进油口，经过第一减压阀7或第二减压阀8的减压作用后，由第一减压阀7的出油口或第二减压阀8的出油口流出。
35.第一换向阀9的第一工作油口与第二减压阀8的出油口连接，第一换向阀9的第二工作油口与各支撑油缸13的无杆腔连接，第一换向阀9的第三工作油口与第一减压阀7的出油口连接。第一换向阀9置于第一位时，第一换向阀9的第二工作油口与第一换向阀9的第三工作油口连通，则油液由液压泵3泵送流入第一减压阀7的进油口，经过第一减压阀7的减压作用后，由第一减压阀7的出油口流出，经第一换向阀9的第三工作油口与第二工作油口之间的通道流入支撑油缸13的无杆腔。
36.第一换向阀9置于第二位时，第一换向阀9的第二工作油口与第一换向阀9的第一工作油口连通，则油液由液压泵3泵送流入第二减压阀8的进油口，经过第二减压阀8的减压作用后，由第二减压阀8的出油口流出，经第一换向阀9的第一工作油口与第二工作油口之间的通道流入支撑油缸13的无杆腔。
37.应用本发明提供的推进油缸支撑液压系统，在盾构机推进模式下，盾构机正常开挖过程中，因需要推进油缸进行调向，故推进油缸需要低压支撑，此时支撑油缸13可以随着推进油缸的偏摆进行浮动，达到保护推进油缸的目的。该模式下，第一换向阀9置于第一位，第一换向阀9的第二工作油口与第一换向阀9的第三工作油口连通，则油箱14中的液压油通过液压泵3、第一减压阀7、第一换向阀9的第三工作油口至第二工作油口通道进入支撑油缸13的无杆腔，支撑油缸13低压模式伸出。在管片拼装模式下，盾构机不进行开挖作业，拼装管片过程中，需要将推进油缸固定，故推进油缸需要高压支撑，支撑油缸13在高压模式下环向压紧推进油缸，达到保护推进油缸的目的。该模式下，第一换向阀9置于第二位，第一换向阀9的第二工作油口与第一换向阀9的第一工作油口连通，则油箱14中的液压油通过液压泵3、第二减压阀8、第一换向阀9的第一工作油口至第二工作油口通道进入支撑油缸13的无杆
腔，支撑油缸13高压模式伸出。综上，采用该推进油缸支撑液压系统，通过第一换向阀9配合不同压力的第一减压阀7和第二减压阀8进行压力切换，实现支撑油缸13在盾构机不同模式下的动作，以满足盾构机在不同的模式下，支撑油缸13所需的不同压力。
38.在一个实施例中，还包括第二换向阀10，第二换向阀10的第一工作油口与第一换向阀9的第二工作油口连接，第二换向阀10的第二工作油口与各支撑油缸13的无杆腔连接，第二换向阀10的第三工作油口与油箱14连接。第二换向阀10置于第一位时，第二换向阀10的第二工作油口与第二换向阀10的第三工作油口连通，则各支撑油缸13的无杆腔与油箱14连接。第二换向阀10置于第二位时，第二换向阀10的第二工作油口与第二换向阀10的第一工作油口连通，则支撑油缸13的无杆腔经第一换向阀9后，再经第一减压阀7或第二减压阀8与液压泵3连接。也就是通过第二换向阀10，以切换是否为支撑油缸13供油。则在推进模式及管片拼装模式下，第二换向阀10置于第二位，而在停机模式下，第二换向阀10置于第一位。
39.在一个实施例中，第二换向阀10的第三油口与油箱14之间连接有第一溢流阀6。第一溢流阀6用于在停机时，防止推进油缸将支撑油缸13压回，对支撑油缸13起到保护作用。则停机时，第二换向阀10置于第一位，各支撑油缸13的无杆腔的液压油经第二换向阀10的第二油口到第三油口的通道通向第一溢流阀6，经第一溢流阀6以提供一定背压。
40.在一个实施例中，还包括与各支撑油缸13的无杆腔一一对应设置的电磁球阀11和第一单向阀12，各电磁球阀11的两端分别与第二换向阀10的第二工作油口及对应的支撑油缸13的无杆腔连接，各第一单向阀12的两端分别与对应的各电磁球阀11的两端连接，用于控制液压油仅能够从支撑油缸13的无杆腔流向第二换向阀10的第二工作油口。具体的，各电磁球阀11的第一端分别与第二换向阀10的第二工作油口连接，各电磁球阀11的第二端分别与各支撑油缸13的无杆腔连接，各第一单向阀12的第一端与对应的电磁球阀11的第一端连接，各第一单向阀12的第二端与对应的电磁球阀11的第二端连接，且第一单向阀12用于用控制液压油由第二端流向第一端。第一单向阀12用于在停机时将支撑油缸13的油液引流至第一溢流阀6。电磁球阀11用于控制支撑油缸13是否起作用。因而，停机时，各电磁球阀11关闭，第二换向阀10置于第一位，则各支撑油缸13的无杆腔的液压油经第一单向阀12的引流作用经第二换向阀10的第二油口到第三油口的通道通向第一溢流阀6，经第一溢流阀6以提供一定背压。
41.在一个实施例中，液压泵3的出油口与减压阀之间连接有第二单向阀，在减压阀包括第一减压阀7和第二减压阀8的情况下，则液压泵3的出油口与第一减压阀7和第二减压阀8之间连接有第二单向阀5，第二单向阀5用于控制液压油仅能够从液压泵3流向第一减压阀7或第二减压阀8。具体的，液压泵3的出油口与第一减压阀7连接有第二单向阀5，且第二减压阀8也位于液压泵3的出油口与第二减压阀8之间。第二单向阀5用于防止液压油倒流回液压泵3。则推进模式下，油箱14中的液压油通过液压泵3、第二单向阀5流至第一减压阀7或第二减压阀8。根据需要，也可以设置两个第二单向阀5，分别连接在在液压泵3的出油口与第一减压阀7和第二减压阀8之间。
42.在一个实施例中，液压泵3的出油口与油箱14之间连接有第二溢流阀4。第二溢流阀4用于限制系统压力，当系统压力高于预设时，则第二溢流阀4启动，液压油经第二溢流阀4回流至油箱14。
43.第一换向阀9和第二换向阀10具体可以采用电磁换向阀，以便于自动控制。在一个实施例中，第一换向阀9、第二换向阀10和电磁球阀11的常态如图1所示。则在推进模式下，第一换向阀9不得电，第二换向阀10得电、电磁球阀11得电。油箱14中的液压油通过液压泵3、第二单向阀5、第一减压阀7、第一换向阀9的第三工作油口到第二工作油口的通道、第二换向阀10的第一工作油口到第二工作油口通道、电磁球阀11进入支撑油缸13的无杆腔，支撑油缸13低压模式伸出。在管片拼装模式下，第一换向阀9得电，第二换向阀10得电、电磁球阀11得电。油箱14中的液压油通过液压泵3、第二单向阀5、第二减压阀8、第一换向阀9的第一工作油口到第二工作油口的通道、第二换向阀10的第一工作油口到第二工作油口的通道、电磁球阀11进入支撑油缸13的无杆腔，支撑油缸13高压模式伸出。在停机模式下，电磁球阀11不得电、第二换向阀10不得电。第一溢流阀6对支撑油缸13起保护作用。此时第一换向阀9不得电，第二换向阀10不得电、电磁球阀11不得电。支撑油缸13无杆腔的液压油经过第一单向阀12、第二换向阀10的第二工作油口到第一工作油口的通道通向第一溢流阀6。
44.本发明还提供了一种推进油缸支撑液压系统，包括液压泵3、油箱14和比例减压阀。其中，液压泵3的进油口与油箱14连接，比例减压阀的进油口与液压泵3的出油口连接，比例减压阀的出油口分别与各支撑油缸13的无杆腔连接，且比例减压阀的出油口压力可调。
45.该实施例与上述实施例的不同在于，采用比例减压器替代上述实施例中的第一减压阀7、第二减压阀8，相应的无需第一换向阀9的设置。通过调节比例减压阀的出油口压力，即可实现低压模式和高压模式的切换。比例减压阀具体可以受外部plc控制，以调整其减压值。该实施例中其他元件的设置，均可参考上述各实施例的相关设置，此处不再赘述。
46.应用本发明提供的推进油缸支撑液压系统，在盾构机推进模式或管片拼装模式下，油箱14中的液压油通过液压泵3、比例减压阀进入支撑油缸13的无杆腔，通过调节比例减压阀的出油口压力，即可实现支撑油缸13无杆腔的压力调节，从而实现支撑油缸13在盾构机不同模式下的动作。
47.在一个实施例中，还包括换向阀，换向阀的第一工作油口与比例减压阀的出油口连接，换向阀的第二工作油口与各支撑油缸13的无杆腔连接，换向阀的第三工作油口与油箱14连接，第二换向阀10置于第一位时，第二换向阀10的第二工作油口与第三工作油口连通，第二换向阀10置于第二位时，第二换向阀10的第二工作油口与第一工作油口连通。则该换向阀具体可以对应于上述图1所示实施例中的第二换向阀。
48.在一个实施例中，换向阀的第三油口与油箱14之间连接有第一溢流阀6。
49.在一个实施例中，还包括与各支撑油缸13的无杆腔一一对应设置的电磁球阀11和第一单向阀12，各电磁球阀11的两端分别与第二换向阀10的第二工作油口及对应的支撑油缸13的无杆腔连接，各第一单向阀12的两端分别与对应的各电磁球阀11的两端连接，用于控制液压油仅能够从支撑油缸13的无杆腔流向第二换向阀10的第二工作油口。
50.在一个实施例中，液压泵3的出油口与比例减压阀之间连接有第二单向阀5，第二单向阀5用于控制液压油仅能够从液压泵3流向比例减压阀。
51.在一个实施例中，液压泵3的出油口与油箱14之间连接有第二溢流阀4。
52.基于上述实施例中提供的推进油缸支撑液压系统，本发明还提供了一种盾构机，该盾构机包括上述实施例中任意一种推进油缸支撑液压系统。由于该盾构机采用了上述实
施例中的推进油缸支撑液压系统，所以该盾构机的有益效果请参考上述实施例。
53.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
54.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。