一种隧道掘进机的同步操作系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种隧道掘进机的同步操作系统。


背景技术：

2.隧道掘进机技术已经日渐成熟，但是在实际使用过程中还存在一定的局限性，需要在设计制造阶段不断完善。一方面，隧道掘进机配备锚杆钻机系统，能够在开挖后的隧道内钻孔进行隧道支护，由于地质条件和施工效率的影响，需要保证钻机在掘进和停机状态下都能进行打钻操作，但现有技术中，钻机在掘进中随主梁一起前进，不能定位打钻，对施工造成了不利影响；另一方面，推进油缸和撑靴为机械结构连接，在实际的机构运动中会造成液压系统憋压以及结构件的相对运动，造成液压系统存在安全隐患，对现场施工造成不利影响。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种能够保证钻机在掘进和停机状态下都能够进行打钻的隧道掘进机同步操作系统。
4.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种隧道掘进机的同步操作系统，所述隧道掘进机包括主梁、设置于所述主梁上且能够沿所述主梁长度方向前后滑动的鞍架、设置于主梁上且沿所述主梁长度方向前后滑动的锚杆钻机、设于所述鞍架左右两侧并能够相对所述鞍架伸缩运动的撑靴、设置于所述撑靴和所述主梁之间的推进油缸，所述推进油缸包括推进油缸缸体和能够相对所述推进油缸缸体伸缩的推进油缸伸缩杆，所述推进油缸缸体和所述推进油缸伸缩杆两者中的一个和所述撑靴固定连接，另一个和所述主梁固定连接，
6.所述锚杆钻机和所述主梁之间还设置有同步操作系统，所述同步操作系统包括：
7.钻机补偿油缸，所述钻机补偿油缸包括补偿油缸缸体和能够相对补偿油缸缸体伸缩的补偿油缸伸缩杆，所述补偿油缸缸体和所述补偿油缸伸缩杆杆两者中的一个和所述主梁固定连接，另一个和所述鞍架固定连接，所述补偿油缸伸缩杆沿所述主梁长度方向伸缩；
8.钻机滑动油缸，所述钻机滑动油缸包括滑动油缸缸体和能够相对所述滑动油缸缸体伸缩的滑动油缸伸缩杆，所述滑动油缸缸体和所述滑动油缸伸缩杆两者中的一个和所述主梁固定连接，另一个和所述锚杆钻机固定连接，所述滑动油缸伸缩杆沿所述主梁长度方向伸缩，
9.所述钻机补偿油缸的有杆腔和无杆腔之间连接有第一油路，所述钻机滑动油缸和所述钻机补偿油缸之间连接有第二油路，所述第二油路包括第一支路和第二支路，所述第一支路连接于所述钻机补偿油缸的有杆腔和所述钻机滑动油缸的有杆腔之间，且所述第二支路连接于所述钻机补偿油缸的无杆腔和所述钻机滑动油缸的无杆腔之间；或者所述第一支路连接于所述钻机补偿油缸的有杆腔和所述钻机滑动油缸的无杆腔之间，且所述第二支路连接于所述钻机补偿油缸的无杆腔和所述钻机滑动油缸的有杆腔之间；
10.随动阀组，所述随动阀组包括能够控制所述第一油路通断的第一随动阀组，以及能够控制所述第二油路通断的第二随动阀组。
11.优选地，所述第一随动阀组包括相互连接的第一随动阀和第二随动阀，所述第一随动阀和所述第二随动阀均具有单向阀，所述第一随动阀中的单向阀的进油口和所述第二随动阀中的单向阀的进油口连通，所述第一随动阀中的单向阀的出油口和所述钻机补偿油缸的有杆腔连通，所述第二随动阀中的单向阀的出油口和所述钻机补偿油缸的无杆腔连通。
12.进一步地，当所述第一随动阀组通电时，所述钻机补偿油缸的有杆腔和无杆腔连通；当所述第一随动阀组断电时，所述钻机补偿油缸的有杆腔和无杆腔断开。
13.优选地，所述第一随动阀和第二随动阀之间还连接有第一溢流阀。
14.优选地，所述钻机滑动油缸的有杆腔和无杆腔之间设有压力传感器。
15.优选地，所述钻机滑动油缸的有杆腔/无杆腔还连接有第二溢流阀。
16.优选地，所述第二随动阀组包括第三随动阀和第四随动阀，所述第三随动阀和所述第四随动阀均具有进液口相互连通的两组单向阀，所述第三随动阀连接于所述第一支路中，所述第三随动阀中的一组单向阀的出油口和所述钻机补偿油缸的有杆腔连通，且另一组单向阀的出油口和所述钻机滑动油缸的有杆腔连通；所述第四随动阀中的一组单向阀的出油口和所述钻机补偿油缸的无杆腔连通，且另一组单向阀的出油口和所述钻机滑动油缸的无杆腔连通。
17.进一步地，当所述第二随动阀组通电时，所述第一支路连通和所述第二支路均连通；当所述第二随动阀组断电时，所述第一支路和所述第二支路均断开。
18.进一步优选地，所述同步操作系统还包括第三油路，所述第三油路连接于所述推进油缸的有杆腔和无杆腔之间，所述第三油路中还设置有回油箱、控制所述第三油路通断的液压锁、控制所述液压锁打开/关闭的差动阀。
19.进一步优选地，当所述差动阀通电时，所述液压锁打开，所述推进油缸的有杆腔、无杆腔和所述回油箱之间相互连通；当所述差动阀断电时，所述推进油缸的有杆腔和无杆腔断开，且所述推进油缸的有杆腔和无杆腔均和所述回油箱断开。
20.由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的一种隧道掘进机的同步操作系统，通过在主梁和锚杆钻机之间设置同步操作系统，在隧道掘进机掘进和停机过程中，锚杆钻机均能够进行打钻操作，提高了工作效率。
附图说明
21.附图1为本实用新型的隧道掘进机的结构示意图；
22.附图2为本实用新型的隧道掘进机的同步操作系统的液压系统示意图；
23.附图3为本实用新型的隧道掘进机的同步操作系统中第三油路的液压控制示意图；
24.附图4为本实用新型的隧道掘进机的同步操作系统中随动阀组和差动阀的逻辑控制表；
25.其中：1、主梁；
26.2、鞍架；
27.3、锚杆钻机；
28.4、撑靴；
29.5、推进油缸；51、推进油缸缸体；52、推进油缸伸缩杆；
30.61、钻机补偿油缸；611、补偿油缸缸体；612、补偿油缸伸缩杆；62、钻机滑动油缸；621、滑动油缸缸体；622、滑动油缸伸缩杆；63、第一油路；64、第二油路；641、第一支路；642、第二支路；65、随动阀组；651、第一随动阀组；6511、第一随动阀；6512、第二随动阀；652、第二随动阀组；6521、第三随动阀；6522、第四随动阀；66、第一溢流阀；67、压力传感器；68、第二溢流阀；69、第三油路；691、液压锁；692、差动阀；693、卸压口。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。
32.参见附图1所示的一种隧道掘进机的同步操作系统，隧道掘进机包括主梁1、设置于主梁1上且能够沿主梁1长度方向前后滑动的鞍架2、设置于主梁1上且沿主梁1长度方向前后滑动的锚杆钻机3、设于鞍架2左右两侧并能够相对鞍架2伸缩运动的撑靴4、设置于撑靴4和主梁1之间的推进油缸5，推进油缸5包括推进油缸缸体51和能够相对推进油缸缸体51伸缩的推进油缸伸缩杆52，推进油缸缸体51和推进油缸5伸缩杆两者中的一个和撑靴4固定连接，另一个和主梁1固定连接。
33.参见附图1和附图2所示，锚杆钻机3和主梁1之间还设置有同步操作系统，同步操作系统包括钻机补偿油缸61、钻机滑动油缸62和随动阀组65。
34.具体地，钻机补偿油缸61包括补偿油缸缸体611和能够相对补偿油缸缸体611伸缩的补偿油缸伸缩杆612，补偿油缸缸体611和补偿油缸伸缩杆612杆两者中的一个和主梁1固定连接，另一个和鞍架2固定连接，补偿油缸伸缩杆612沿主梁1长度方向伸缩；钻机滑动油缸62包括滑动油缸缸体621和能够相对滑动油缸缸体621伸缩的滑动油缸伸缩杆622，滑动油缸缸体621和滑动油缸伸缩杆622两者中的一个和主梁1固定连接，另一个和锚杆钻机3固定连接，滑动油缸伸缩杆622沿主梁1长度方向伸缩。
35.参见附图2所示，钻机补偿油缸61的有杆腔和无杆腔之间连接有第一油路63，钻机滑动油缸62和钻机补偿油缸61之间连接有第二油路64，第二油路64包括第一支路641和第二支路642。本实施例中，第一支路641连接于钻机补偿油缸61的有杆腔和钻机滑动油缸62的有杆腔之间，且第二支路642连接于钻机补偿油缸61的无杆腔和钻机滑动油缸62的无杆腔之间；在其他一些实施例中，第一支路641连接于钻机补偿油缸61的有杆腔和钻机滑动油缸62的无杆腔之间，且第二支路642连接于钻机补偿油缸61的无杆腔和钻机滑动油缸62的有杆腔之间。
36.随动阀组65包括能够控制第一油路63通断的第一随动阀组651，以及能够控制第二油路64通断的第二随动阀组652。具体地，第一随动阀组651包括相互连接的第一随动阀6511和第二随动阀6512，第一随动阀6511和第二随动阀6512均具有单向阀，第一随动阀6511中的单向阀的进油口和第二随动阀6512中的单向阀的进油口连通，第一随动阀6511中的单向阀的出油口和钻机补偿油缸61的有杆腔连通，第二随动阀6512中的单向阀的出油口和钻机补偿油缸61的无杆腔连通，当第一随动阀组651通电时，钻机补偿油缸61的有杆腔和无杆腔连通，当第一随动阀组651断电时，钻机补偿油缸61的有杆腔和无杆腔断开。
37.第二随动阀组652包括第三随动阀6521和第四随动阀6522，第三随动阀6521和第四随动阀6522均具有进液口相互连通的两组单向阀，第三随动阀6521连接于第一支路641中，第三随动阀6521中的一组单向阀的出油口和钻机补偿油缸61的有杆腔连通，且另一组单向阀的出油口和钻机滑动油缸62的有杆腔连通；第四随动阀6522连接于第二支路642中，第四随动阀6522中的一组单向阀的出油口和钻机补偿油缸61的无杆腔连通，且另一组单向阀的出油口和钻机滑动油缸62的无杆腔连通，当第二随动阀组652通电时，第一支路641连通和第二支路均连通；当第二随动阀组652断电时，第一支路641和第二支路均断开。
38.本实施例中，第一随动阀6511和第二随动阀6512之间还连接有第一溢流阀66，对第一油路63 有一定的保护作用，使第一油路63处于正常的压力范围内工作。
39.钻机滑动油缸62的有杆腔和无杆腔之间设有压力传感器67，且钻机滑动油缸62的有杆腔/无杆腔还连接有第二溢流阀68，一方面，通过压力传感器67来检测油路中液压油的压力；另一方面，通过设定第二溢流阀68的压力值，保证油路处于正常工作压力范围内。
40.参见附图3所示，同步操作系统还包括第三油路69，第三油路69连接于推进油缸5的有杆腔和无杆腔之间，第三油路69中还设置有回油箱（图中未示出）、控制第三油路69通断的液压锁691、控制液压锁691打开/关闭的差动阀692，第三油路69中还设置有卸压口693，回油箱连接在卸压口693上。本实施例中，推进油缸5设置有四组，撑靴4设置有两组，其中两组推进油缸5和一组撑靴4位于主梁1的左侧，另外两组推进油缸5和撑靴4位于主梁1的右侧，相应地，差动阀692设置有四组，和四组推进油缸5一一对应。
41.具体地，当差动阀692通电时，液压锁691打开，推进油缸5的有杆腔、无杆腔和回油箱之间相互连通；当差动阀692断电时，推进油缸5的有杆腔和无杆腔断开，且推进油缸5的有杆腔和无杆腔均和回油箱断开。
42.隧道掘进机具有掘进工作状态、换步工作状态、撑靴伸缩工作状态、撑靴调直工作状态，本同步操作系统的控制方法包括如下步骤：
43.当隧道掘进机处于掘进工作状态时，鞍架2静止，保持第一随动阀组651断电，第二随动阀组652通电，差动阀692断电，即钻机补偿油缸61的有杆腔和无杆腔断开，第二油路64连通，第三油路断开，此时，主梁1沿自身长度方向向前运动，从而带动补偿油缸伸缩杆612相对补偿油缸缸体611伸长/收缩，使钻机补偿油缸61中的液压油被压入钻机滑动油缸62中，带动滑动油缸伸缩杆622的伸长/收缩，从而带动锚杆钻机3相对主梁1运动，补偿油缸伸缩杆612伸长/收缩的速度和滑动油缸伸缩杆622伸长/收缩的速度相同，锚杆钻机3和洞壁之间保持静止，从而实现在掘进过程中锚杆钻机3依然可以进行打钻操作；
44.当隧道掘进机处于换步工作状态时，主梁1静止，保持第一随动阀组651通电，第二随动阀组652断电，差动阀692断电，第一油路连通，第二油路64断开，第三油路断开，即钻机补偿油缸61的有杆腔和无杆腔连通，钻机补偿油缸61 的有杆腔和无杆腔之间无压差，钻机补偿油缸61和钻机滑动油缸62无联动，此时，鞍架2沿主梁1长度方向向前运动，带动钻机补偿油缸61收缩/伸长，钻机滑动油缸62相对主梁静止；
45.当隧道掘进机处于撑靴4伸缩工作状态时，鞍架2和主梁1静止，第一随动阀组651断电，第二随动阀组652通电，差动阀692通电，即第一油路63断开，第二油路64连通，第三油路69连通，钻机补偿油缸61和钻机滑动油缸62之间能够联动，如此，即使在撑靴4伸缩过程中，鞍架2和主梁之间发生相对位移，锚杆钻机3依然能够相对洞壁静止，且推进油缸5的有
杆腔、无杆腔和回油箱之间相互连通，如此可以卸掉油路中液压油的压力，撑靴4带动推进油缸伸缩杆52伸长/收缩，在此过程中，液压系统不会出现憋压情况。
46.当隧道掘进机处于撑靴4调直工作状态时，撑靴4停止伸缩运动，第一随动阀组651通电，第二随动阀组652通电，差动阀692断电，即第一油路63连通，第二油路64连通，第三油路69断开，钻机补偿油缸61和钻机滑动油缸62之间无联动，在此过程中，通过外部液压控制系统（图中未示出）控制每组推进油缸5，对撑靴4进行调直。
47.在上述控制方法中，当隧道掘进机处于掘进工作状态、换步工作状态、撑靴伸缩工作状态、撑靴调直工作状态时，锚杆钻机3始终处于同一位置，即隧道掘进机处于掘进/停机状态时，锚杆钻机3均可以进行打钻操作，提高了施工效率。
48.上述控制方法中，随动阀组65和差动阀692具体的逻辑控制参见附图4所示。
49.综上，本实用新型的一种隧道掘进机的同步操作系统，通过在主梁1和锚杆钻机3之间添加同步操作系统，在隧道掘进机掘进和停机过程中，锚杆钻机3均能够进行打钻操作，提高了工作效率，同时，在推进油缸5的有杆腔和无杆腔之间还设置液压锁691和差动阀692，能够对推进油缸5相关液压油路卸压，确保油路的安全性。
50.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。