一种盾构拼装机及其旋转液压控制系统的制作方法

1.本发明涉及隧道掘进工程机械技术领域，更具体地说，涉及一种盾构拼装机的旋转液压控制系统。此外，本发明还涉及一种包括上述旋转液压控制系统的盾构拼装机。


背景技术：

2.盾构机广泛地应用于各种领域的隧道工程建设中，管片拼装机是盾构机的重要组成部分，用于安装衬砌管片，将管片拼接成环来对隧道进行支护。
3.管片拼装机主要工作过程是：抓取管片(通常定义此时拼装机角度为0
°
)，抓取管片并进行旋转时扭矩较大、速度较低；管片拼装完成后，管片拼装机空载旋转回0
°
，空载旋转时扭矩较小、速度较高。
4.现有技术采用变量马达驱动拼装旋转，带载(此时拼装机抓持管片)时使用大排量(此时为低速档)满足拼装机扭矩要求，空载(此时拼装机未抓持管片)时使用小排量(此时为高速挡)满足拼装机旋转速度要求，但是变量马达存在成本高、结构复杂等问题。
5.综上所述，如何提供一种避免成本过高的盾构拼装机的旋转液压控制系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的是提供一种盾构拼装机的旋转液压控制系统，来降低成本，且结构简单。
7.本发明的另一目的是提供一种包括上述盾构拼装机的旋转液压控制系统的盾构拼装机。
8.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种盾构拼装机的旋转液压控制系统，包括液压泵、第一定量液压马达和第二定量液压马达，所述第一定量液压马达、所述第二定量液压马达均用于与同一负载连接，并均与所述液压泵连接以形成各自的油路循环回路，所述第二定量液压马达与所述液压泵之间连接副控阀组，所述副控阀组用于控制所述液压泵的油液能否流入所述第二定量液压马达。
10.优选的，所述副控阀组包括：第一换向阀和第二换向阀，第一换向阀的四个油口分别与所述液压泵的出油口、油箱、所述第二定量液压马达的第一油口、第二油口一一对应连接；第二换向阀连接所述第一换向阀，以控制所述第一换向阀开闭油路。
11.优选的，所述第二换向阀为二位四通换向阀或三位四通换向阀。
12.优选的，所述副控阀组包括插装阀和第三换向阀，插装阀用于控制开闭油路，第三换向阀连接所述插装阀，用于控制所述方向插芯开闭油路。
13.优选的，所述第一定量液压马达的数量大于或等于2，均分别与所述液压泵连接。
14.优选的，所述第二定量液压马达的数量大于或等于2，每个所述第二定量液压马达连接对应的所述副控阀组，且各所述副控阀组均连接控制装置。
15.优选的，所述第一定量液压马达、所述第二定量液压马达为双向定量液压马达，所述第一定量液压马达与所述液压泵之间、所述副控阀组与所述液压泵之间设置主控制阀组，用于控制油液流入第一定量液压马达和第二定量液压马达的方向。
16.优选的，所述第一定量液压马达、所述第二定量液压马达连接马达控制阀组。
17.优选的，所述液压泵的出油口设置有安全阀。
18.此外，本发明还提供一种包括上述盾构拼装机的旋转液压控制系统的盾构拼装机。
19.本发明提供的盾构拼装机的旋转液压控制系统，主要包括液压泵、副控阀组、定量液压马达。其中，液压泵、副控阀组、定量液压马达形成回路。定量液压马达分为两组，即第一定量液压马达和第二定量液压马达，第二定量液压马达连接副控阀组，用来控制油液是否流入第二定量液压马达。
20.由于系统流量是一定的，当为低转速大扭矩模式时，副控阀组不限制油液通过，油液可以流入第二定量液压马达，第一定量液压马达、第二定量液压马达均参与扭矩输出和系统流量分配，此时系统流量需要分配至各定量液压马达，各定量液压马达的流量小，使得拼装机低转速大扭矩工作；当为高转速小扭矩空载模式时，副控阀组限制油液通过，油液不流入第二定量液压马达，即仅第一定量液压马达参与扭矩输出和系统流量分配，此时系统流量全部供给第一定量液压马达，第一定量液压马达的流量大，使得拼装机高转速小扭矩工作。
21.综上所述，在系统流量一定的情况下，使用副控阀组实现了低转速大扭矩、高转速小扭矩自由切换，节约成本，且结构简单。
附图说明
22.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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1为本发明提供的具体实施例一的液压原理图；
24.图2为本发明提供的具体实施例二的副控阀组液压原理图。
25.图1和图2中，附图标记包括：
26.1为液压泵、2为第一定量液压马达、3为第二定量液压马达、4为副控阀组、5为主控阀组、6为马达控制阀组、7为安全阀、8为控制油路；9为补油油路、10为第一插装阀、11为第二插装阀、12为第三插装阀、13为第四插装阀。
具体实施方式
27.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。
28.本发明的核心是提供一种盾构拼装机的旋转液压控制系统。本发明的另一核心是
提供一种包括上述盾构拼装机的旋转液压控制系统盾构拼装机。
29.需要说明的是，下文所述的“上端、下端”以及方位词“上、下、左、右”都是基于说明书附图所定义的。
30.请参考图1和图2，图1为本发明提供的具体实施例一的液压原理图；图2为本发明提供的具体实施例二的副控阀组液压原理图。
31.一种盾构拼装机的旋转液压控制系统，包括液压泵1、第一定量液压马达2和第二定量液压马达3，第一定量液压马达2、第二定量液压马达3均用于与同一负载连接，并均与液压泵1连接以形成各自的油路循环回路，第二定量液压马达3与液压泵1之间连接副控阀组4，副控阀组4用于控制液压泵1的油液能否流入第二定量液压马达3。
32.具体的，液压泵1、第一定量液压马达2形成回路，液压泵1、副控阀组4、第二定量液压马达3形成回路。本技术将定量液压马达分为两组，即第一定量液压马达2和第二定量液压马达3，其中第二定量液压马达3的进油油路、回油油路的通断被其所连接的副控阀组4控制：当第二定量液压马达3的进油油路、回油油路为通路状态，液压泵1可以向第二定量液压马达3输送油液，第二定量液压马达3正常工作输出旋转运动和扭矩；当上第二定量液压马达3的进油油路、回油油路为截断状态，液压泵1提供的油液不能流入第二定量液压马达3，第二定量液压马达3被动旋转，不输出扭矩。
33.两组定量液压马达与同一负载连接向其输出转动运动和扭矩等，由于系统流量一定，当拼装机为低转速大扭矩模式时，具体的拼装机为带载模式时，副控阀组4不限制油液通过，使第二定量液压马达3的进油油路、回油油路为通路状态，第一定量液压马达2和第二定量液压马达3均参与扭矩输出和系统流量分配，单个马达分得的流量小，使拼装机低转速大扭矩工作，满足扭矩要求；当拼装机为高转速小扭矩，具体的拼装机为空载模式时，副控阀组4限制油液通过，使第二定量液压马达3的进油油路、回油油路为截断状态，仅第一定量液压马达2参与扭矩输出和系统流量分配，而第二定量液压马达3被动旋转，单个马达分得的流量大，使拼装机高转速小扭矩工作，满足旋转速度要求。
34.在系统流量一定的情况下，使用副控阀组4使拼装机实现低转速大扭矩、高转速小扭矩自由切换的同时节约成本，且结构简单。
35.在上述实施例的基础之上，副控阀组4包括第一换向阀和第二换向阀，第一换向阀的四个油口分别与液压泵1的出油口、油箱、第二定量液压马达3的第一油口、第二油口一一对应连接，第二换向阀连接第一换向阀，以控制第一换向阀开闭油路。
36.具体的，如图1所示，第一换向阀为液动换向阀，第一换向阀的四个油口连接方式如上所述。第一换向阀在第二换向阀的油液作用下实现工作位置的变化，其处于第一工作位置时，使得par口与ar口连通、pav口与av口连通，则第二定量液压马达3的进油油路、回油油路为通路状态；其处于第二工作位置时，使得ar口、av口互通，且与第二换向阀连通，则第二定量液压马达3的进油油路、回油油路为截断状态，同时，控制油路8通过第二换向阀对第二定量液压马达3进行补油。
37.如图1所示，第二换向阀处于上位时，在控制油路8输送的油液控制下，使第一换向阀处于第二工作位置；其处于下位时，在控制油路8输送的油液控制下，使第一换向阀处于第一工作位置。
38.拼装机为低转速大扭矩模式时，控制第二换向阀处于下位，使第一换向阀处于第
一工作位置，第二定量液压马达3输出旋转运动和扭矩，使拼装机实现带载模式工作；拼装机为高转速小扭矩模式时，控制第二换向阀处于上位，使第一换向阀处于第二工作位置，第二定量液压马达3被动旋转，不输出扭矩，使拼装机实现空载模式工作，且通过控制油路8进行补油。
39.在上述实施例的基础之上，第二换向阀为二位四通换向阀或三位四通换向阀。
40.具体的，第二换向阀为二位四通换向阀时，有两个工位，如图1所示，如上所述成功实现对第一换向阀开闭油路的控制，另外，其一个工作位置不仅用于控制第一换向阀的工作位置，还与第一换向阀的第五个油口连接，如图1所示。控制第二换向阀处于上位使第一换向阀处于第二工作位置，第二换向阀的上位两个工作油口均与进油口连通，第一换向阀的第二工作位置两个工作油口均与第五个油口连通，则通过控制油路8输入第二换向阀的油液通过第一换向阀的第五个油口为第二定量液压马达3补油，即第二定量液压马达3被动旋转时，输入第二换向阀的油液可以为第二定量液压马达3补油。
41.第二换向阀为三位四通换向阀时，例如，p型三位四通换向阀，其处于上位使第一换向阀处于第一工作位置，其处于下位使第一换向阀处于第二工作位置，其中位两个工作油口均与进油口连通，控制其处于中位，则第一换向阀处于第二工作位置，控制油路8输入第二换向阀的油液通过第一换向阀的第五个油口为第二定量液压马达3补油；y型三位四通换向阀，其处于上位使第一换向阀处于第一工作位置，其处于下位使第一换向阀处于第二工作位置，其中位两个工作油口均与出油口连通，控制其处于中位，则第一换向阀处于第二工作位置，第二定量液压马达3的补油通过系统回油油路完成。上述举例的两类三位四通换向阀能够给第二定量液压马达3补油，可以根据实际情况选择合适的油液给第二定量液压马达3补油，且补油所用的油液是系统工作过程所必须的，有效节约能源。当然，这里还可以使用其他类型的阀，只要可以实现上述效果，比如三位六通等。
42.副控阀组4包括插装阀和第三换向阀，插装阀用于控制开闭油路，第三换向阀连接插装阀用于控制所述方向插芯开闭油路。
43.具体的，如图2所示，采用四个插装阀且第三换向阀采用二位四通换向阀，控制第三换向阀处于左位时，第二插装阀11和第三插装阀12不通，液压泵1、第一插装阀10、第二定量液压马达3、第四插装阀13和油箱形成回路，第二定量液压马达3输出旋转运动和扭矩；控制第三换向阀处于右位时，第一插装阀10和第四插装阀13不通，补油油路9、第二插装阀11、第二定量液压马达3、第三插装阀12、油箱形成回路，第二定量液压马达3被动旋转，不输出扭矩，且通过补油油路9进行补油。
44.可选的，上述采用插装阀的方案并不仅局限于图2所示的内容，可以根据现有的插装阀形成不同的组合形式，其中阀芯组合形式、插芯的数量和阀体的连接形式，均可以进行更改和调整，例如上述二位四通换向阀也可以采用三位四通换向阀。
45.在上述实施例的基础之上，第一定量液压马达2的数量的数量可以为1个，或者，第一定量液压马达2的数量大于或等于2，均分别与液压泵1连接。
46.具体的，如图1所示，采用了五个第一定量液压马达2。实际设计时，不同型号的盾构拼装机可以根据其空载需要设置合适数量的第一定量液压马达2，使盾构拼装机性能更优越，且节约能源。
47.在上述实施例的基础之上，第二定量液压马达3的数量可以为1个，或者第二定量
液压马达3的数量大于或等于2，每个第二定量液压马达3连接对应的副控阀组4，且各副控阀组4均连接控制装置。
48.具体的，如图1所示，采用了一个第二定量液压马达3，在副控阀组4控制下，第二定量液压马达3在拼装机低转速大扭矩需求仅于盾构拼装机带载时参与扭矩输出和系统流量分配。实际设计时，可以根据拼装机扭矩转速需求情况选择合适数量的第二定量液压马达3。
49.在上述任意一个实施例的基础之上，第一定量液压马达2、第二定量液压马达3为双向定量液压马达，第一定量液压马达2与液压泵1之间、第副控阀组4与液压泵1之间设置主控制阀组5，用于控制油液流入第一定量液压马达2和第二定量液压马达3的方向。
50.具体的，第一定量液压马达2、第二定量液压马达3均有两个油口，如图1所示，第一油口，具体的为a口，第二油口，具体的为b口，主控阀组5的作用是控制油液从a口或b口流入各双向定量液压马达，以控制其转动方向，例如二位三通换向阀，或其他任意可以控制各双向定量液压马达进油方向的阀组。从a口进油与从b口进油双向定量液压马达旋转方向相反，使得其控制的拼装机可以向着两个方向旋转，便于实际施工。且主控阀组5还可以用于控制流量，从而控制第一定量液压马达2和第二定量液压马达3的旋转速度。
51.在上述任意一个实施例的基础之上，第一定量液压马达2、第二定量液压马达3连接马达控制阀组6。马达控制阀组6可以设置单向阀起到限制流向或背压的作用，可以设置安全阀7以保证各液压马达在规定的压力下正常工作，可以设置能够使泵卸荷的阀，比如h型、m型三位四通阀等，也可以是其他任意起到保证定量液压马达运行稳定、安全等作用的阀。
52.在上述任意一个实施例的基础之上，液压泵1的出油口设置有安全阀7。在液压泵1的出油口设置安全阀7，在系统压力超出安全阀7的工作压力时，液压泵1提供的油液将不会进入液压控制系统，而是通过安全阀7排出，这样起到限制系统最高压力的作用，保证系统安全运行。
53.除了上述盾构拼装机的旋转液压控制系统，本发明还提供一种包括上述实施例公开的盾构拼装机的旋转液压控制系统的盾构拼装机，该盾构拼装机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
54.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。
55.以上对本发明所提供的盾构拼装机的旋转液压控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。