负载压力自适应控制液压系统、控制方法及预切槽机
阅读：141发布：2023-02-27
专利汇可以提供负载压力自适应控制液压系统、控制方法及预切槽机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种负载压 力 自适应控制液压系统、控制方法及预切槽机。负载压力自适应控制液压系统包括供油主路，供油主路包括 电动机 、平衡 阀 组、梭阀、油 泵 控制阀 以及依次相连的油箱、油泵、 过滤器 、电液换向阀和 马 达，油泵控制阀适于控制油泵的排油量；以及反馈辅路，反馈辅路包括 节流阀 和反比例溢流阀，节流阀的一端与过滤器的出液端连通，节流阀的另一端与反比例溢流阀的一端连通，反比例溢流阀的另一端与油箱连通。根据本发明的负载压力自适应控制液压系统，通过利用节流阀和反比例溢流阀构组成反馈辅路，可使油泵处于恒压状态，实现 扭矩 自适应、流量自跟随的控制要求，由此可提高设备的运动平稳性，改善设备可靠性。，下面是负载压力自适应控制液压系统、控制方法及预切槽机专利的具体信息内容。
1.一种负载压力自适应控制液压系统，其特征在于，包括：
供油主路，所述供油主路包括电动机、平衡阀组、梭阀、油泵控制阀以及依次相连的油箱、油泵、过滤器、电液换向阀和马达，所述电动机适于驱动所述油泵工作，所述油泵控制阀适于控制所述油泵的排油量，所述平衡阀组与所述马达相连，所述马达的出油口与所述油箱连通，所述梭阀的两个进油端与所述马达的出油口、所述马达的进油口连通，所述梭阀的出油端与所述马达的制动解除腔连通；以及
反馈辅路，所述反馈辅路包括节流阀和反比例溢流阀，所述节流阀的一端与所述过滤器的出液端连通，所述节流阀的另一端与所述反比例溢流阀的一端连通，所述反比例溢流阀的另一端与所述油箱连通。
2.根据权利要求1所述的负载压力自适应控制液压系统，其特征在于，所述反馈辅路包括安全阀，所述安全阀的一端与所述节流阀的一端连通，所述安全阀的另一端与所述反比例溢流阀的另一端连通。
3.根据权利要求2所述的负载压力自适应控制液压系统，其特征在于，所述安全阀为直动式溢流阀。
4.根据权利要求1所述的负载压力自适应控制液压系统，其特征在于，所述过滤器为高压过滤器且包括旁通阀和报警装置。
5.根据权利要求1所述的负载压力自适应控制液压系统，其特征在于，所述电液换向阀为先导式电液控制换向阀且包括第一换向阀和第二换向阀，所述第一换向阀为中位O型的先导电磁换向三位四通换向阀且包括第一换向进油端、第一换向出油端以及第一换向工作端，所述第二换向阀为中位Y型的液控换向三位四通换向阀且包括第二换向进油端、第二换向出油端、第二换向工作端以及先导液控口，所述第一换向进油端和所述第二换向进油端均与所述过滤器连通，所述第一换向出油端和所述第二换向出油端均与所述油箱连通，所述第一换向工作端与所述先导液控口连通，所述第二换向工作端与所述马达连通。
6.根据权利要求1所述的负载压力自适应控制液压系统，其特征在于，所述反馈辅路还包括用于检测所述马达的工作压力的压力传感器。
7.根据权利要求6所述的负载压力自适应控制液压系统，其特征在于，所述压力传感器与所述梭阀的出油端连通。
8.一种用于权利要求1-7中任一项中所述的负载压力自适应控制液压系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：设定所述反比例溢流阀的预定值为P0，所述负载压力自适应控制液压系统的工作压力值为Pt；
S20：启动所述电动机，当Pt＜P0时，所述反比例溢流阀关闭，所述油泵控制阀控制所述油泵的排油量增大，所述马达转速增快；当Pt≥P0时，所述反比例溢流阀打开，所述油泵控制阀控制所述油泵的排油量减小，所述马达转速减慢。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述负载压力自适应控制液压系统还包括与所述梭阀的出油端连通的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述马达工作压力以修正所述反比例溢流阀的预定值P0。
10.一种预切槽机，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的负载压力自适应控制液压系统。
负载压力自适应控制液压系统、控制方法及预切槽机
技术领域
背景技术
[0002] 以隧道预切槽技术为例，隧道预切槽技术就是在隧道工作面开挖(或爆破)之前，设备行走至距开挖面一定的距离，利用设备上的中心轴带动链刀在隧道断面外廓切入一条
具有一定厚度和深度的窄槽，同时利用与链刀连接成一体的混凝土注浆装置向封闭混凝土
腔内同步注入混凝土，封闭混凝土腔产生的压力推动链刀沿隧道轮廓环向切割，从而在隧
道开挖面外廓形成一个起预先支护作用的连续混凝土壳体，当混凝土拱壳达到一定强度
后，即可在该壳体的保护下进行工作面的挖掘、渣土装运。
具有一定厚度和深度的窄槽，同时利用与链刀连接成一体的混凝土注浆装置向封闭混凝土
腔内同步注入混凝土，封闭混凝土腔产生的压力推动链刀沿隧道轮廓环向切割，从而在隧
道开挖面外廓形成一个起预先支护作用的连续混凝土壳体，当混凝土拱壳达到一定强度
后，即可在该壳体的保护下进行工作面的挖掘、渣土装运。
[0003] 如预切槽设备中，中心轴驱动马达的负载为时间的三角函数，油泵的出口压力也为负载随时间变化的三角函数，由于外部载荷不断变化，需要频繁的手动调节得到一定的
系统压力以满足系统工作要求。高压油的溢流量大，易造成系统发热，需要强劲的散热装
置，增加系统配置；手动调节压力依靠人为的判断，响应慢，实现准确、快速作业难度较大。
系统压力以满足系统工作要求。高压油的溢流量大，易造成系统发热，需要强劲的散热装
置，增加系统配置；手动调节压力依靠人为的判断，响应慢，实现准确、快速作业难度较大。
发明内容
[0005] 本发明还提出一种用于负载压力自适应控制液压系统的控制方法，所述控制方法适用于负载压力自适应控制液压系统。
[0006] 本发明还提出一种预切槽机，所述预切槽机具有如上所述的负载压力自适应控制液压系统。
[0007] 根据本发明实施例提供的一种负载压力自适应控制液压系统，包括：供油主路，所述供油主路包括电动机、平衡阀组、梭阀、油泵控制阀以及依次相连的油箱、油泵、过滤器、
电液换向阀和马达，所述电动机适于驱动所述油泵工作，所述油泵控制阀适于控制所述油
泵的排油量，所述平衡阀组与所述马达相连，所述马达的出油口与所述油箱连通，所述梭阀
的两个进油端均与所述出油口连通，所述梭阀的出油端与所述马达的制动解除腔连通；以
及反馈辅路，所述反馈辅路包括节流阀和反比例溢流阀，所述节流阀的一端与所述过滤器
的出液端连通，所述节流阀的另一端与所述反比例溢流阀的一端连通，所述反比例溢流阀
的另一端与所述油箱连通。
电液换向阀和马达，所述电动机适于驱动所述油泵工作，所述油泵控制阀适于控制所述油
泵的排油量，所述平衡阀组与所述马达相连，所述马达的出油口与所述油箱连通，所述梭阀
的两个进油端均与所述出油口连通，所述梭阀的出油端与所述马达的制动解除腔连通；以
及反馈辅路，所述反馈辅路包括节流阀和反比例溢流阀，所述节流阀的一端与所述过滤器
的出液端连通，所述节流阀的另一端与所述反比例溢流阀的一端连通，所述反比例溢流阀
的另一端与所述油箱连通。
[0008] 根据本发明实施例的负载压力自适应控制液压系统，通过利用节流阀和反比例溢流阀构组成反馈辅路，可使油泵处于恒压状态，实现扭矩自适应、流量自跟随的控制要求，
由此可以提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
由此可以提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述安全阀为直动式溢流阀。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述过滤器为高压过滤器且包括旁通阀和报警装置。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述电液换向阀为先导式电液控制换向阀且包括第一换向阀和第二换向阀，所述第一换向阀为中位O型的先导电磁换向三位四通换向阀且包括
第一换向进油端、第一换向出油端以及第一换向工作端，所述第二换向阀为中位Y型的液控
换向三位四通换向阀且包括第二换向进油端、第二换向出油端、第二换向工作端以及先导
液控口，所述第一换向进油端和所述第二换向进油端均与所述过滤器连通，所述第一换向
出油端和所述第二换向出油端均与所述油箱连通，所述第一换向工作端与所述先导液控口
连通，所述第二换向工作端与所述马达连通。
第一换向进油端、第一换向出油端以及第一换向工作端，所述第二换向阀为中位Y型的液控
换向三位四通换向阀且包括第二换向进油端、第二换向出油端、第二换向工作端以及先导
液控口，所述第一换向进油端和所述第二换向进油端均与所述过滤器连通，所述第一换向
出油端和所述第二换向出油端均与所述油箱连通，所述第一换向工作端与所述先导液控口
连通，所述第二换向工作端与所述马达连通。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述压力传感器与所述梭阀的出油端连通。
[0015] 根据本发明实施例提供的一种用于如上所述的负载压力自适应控制液压系统的控制方法包括以下步骤：
[0016] S10：设定所述反比例溢流阀的预定值为P0，所述负载压力自适应控制液压系统的工作压力值为Pt；
[0017] S20：启动所述电动机，当Pt＜P0时，所述反比例溢流阀关闭，所述油泵控制阀控制所述油泵的排油量增大，所述马达转速增快；当Pt≥P0时，所述反比例溢流阀打开，所述油泵
控制阀控制所述油泵的排油量减小，所述马达转速减慢。
控制阀控制所述油泵的排油量减小，所述马达转速减慢。
[0018] 根据本发明实施例的用于负载压力自适应控制液压系统的控制方法，通过利用节流阀和反比例溢流阀构组成反馈辅路，可使油泵处于恒压状态，实现扭矩自适应、流量自跟
随的控制要求，由此可以提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
随的控制要求，由此可以提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
[0019] 根据本发明的一个实施例，所述负载压力自适应控制液压系统还包括与所述梭阀的出油端连通的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述马达工作压力以修正所述反比
例溢流阀的预定值P0。
例溢流阀的预定值P0。
[0020] 根据本发明实施例的预切槽机，包括如上所述的负载压力自适应控制液压系统。
[0021] 根据本发明实施例的预切槽机，通过利用节流阀和反比例溢流阀构组成反馈辅路，可使油泵处于恒压状态，实现扭矩自适应、流量自跟随的控制要求，由此可以提高设备
的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
[0023] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024] 图1是根据本发明实施例的负载压力自适应控制液压系统的结构示意图；
[0025] 图2是根据本发明实施例的用于负载压力自适应控制液压系统的控制方法的流程图。
[0026] 附图标记：
[0027] 负载压力自适应控制液压系统100，
[0028] 供油主路，电动机2，平衡阀组7，梭阀9，
[0029] 油泵控制阀31，油箱1，油泵3，过滤器4，出液端41，
[0030] 电液换向阀5，第一换向阀51，
[0031] 第二换向阀52，马达8，
[0032] 反馈辅路，节流阀12，反比例溢流阀10，安全阀11，压力传感器6。
具体实施方式
[0033] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0034] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术
语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所
指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个
或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术
语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所
指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个
或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0035] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术
语在本发明中的具体含义。
连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术
语在本发明中的具体含义。
[0036] 下面参考图1描述根据本发明实施例的负载压力自适应控制液压系统100。
[0037] 如图1所示，根据本发明实施例的负载压力自适应控制液压系统100包括：供油主路和反馈辅路。
[0038] 具体而言，供油主路包括电动机2、平衡阀组7、梭阀9、油泵控制阀31以及依次相连的油箱1、油泵3、过滤器4、电液换向阀5和马达8。其中，电动机2适于驱动油泵3工作，油泵控
制阀31适于控制油泵3的排油量，平衡阀组7与马达8相连，马达8的出油口与油箱1连通，梭
阀9的两个进油端均与马达8的出油口连通，梭阀9的出油端与马达8的制动解除腔连通。这
里，“连通”作广义的理解，即可以指直接连通，也可以指间接的连通。另外，还需要说明的
是，平衡阀组7可以包括两个单向平衡阀，两个单向平衡阀的先导控制油口分别与马达8的
进油口和出油口连通，仅当马达8的进油达到平衡阀开启压力时马达8的回油路才能连通。
制阀31适于控制油泵3的排油量，平衡阀组7与马达8相连，马达8的出油口与油箱1连通，梭
阀9的两个进油端均与马达8的出油口连通，梭阀9的出油端与马达8的制动解除腔连通。这
里，“连通”作广义的理解，即可以指直接连通，也可以指间接的连通。另外，还需要说明的
是，平衡阀组7可以包括两个单向平衡阀，两个单向平衡阀的先导控制油口分别与马达8的
进油口和出油口连通，仅当马达8的进油达到平衡阀开启压力时马达8的回油路才能连通。
[0039] 如图1所示，反馈辅路包括节流阀12和反比例溢流阀10，节流阀12的一端与过滤器4的出液端41连通，节流阀12的另一端与反比例溢流阀10的一端连通，反比例溢流阀10的另
一端与油箱1连通。节流阀12用于在工作压力达到反比例溢流阀10设定的压力值时使油泵
控制阀31两侧形成压差，从而使油泵3自动调节排量，为固定节流口，节流阀12的一端与过
滤器4的出液端41连通，节流阀12的另一端与油泵3的控制油口和反比例溢流阀10连通。反
比例溢流阀10用于调定油泵3的工作压力为特定变化规律。
一端与油箱1连通。节流阀12用于在工作压力达到反比例溢流阀10设定的压力值时使油泵
控制阀31两侧形成压差，从而使油泵3自动调节排量，为固定节流口，节流阀12的一端与过
滤器4的出液端41连通，节流阀12的另一端与油泵3的控制油口和反比例溢流阀10连通。反
比例溢流阀10用于调定油泵3的工作压力为特定变化规律。
[0040] 在相关技术中的预切槽设备中，中心轴驱动马达的负载为时间的三角函数，油泵的出口压力也为负载随时间变化的三角函数，由于外部载荷不断变化，需要频繁的手动调
节得到一定的系统压力以满足系统工作要求。
节得到一定的系统压力以满足系统工作要求。
[0041] 当已知负载有规律地循环变化时，如果油泵的出口压力自动适应负载压力，那么将大大提高运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。如预切槽设备中，中心轴驱动马
达的负载为时间的三角函数，调定泵的出口压力也为负载随时间变化的三角函数，即可使
链刀沿隧道轮廓环向切割的动力由封闭混凝土腔产生的压力提供，链刀沿隧道轮廓环向切
割的速度由注入封闭混凝土腔的混凝土方量确定。
达的负载为时间的三角函数，调定泵的出口压力也为负载随时间变化的三角函数，即可使
链刀沿隧道轮廓环向切割的动力由封闭混凝土腔产生的压力提供，链刀沿隧道轮廓环向切
割的速度由注入封闭混凝土腔的混凝土方量确定。
[0042] 正常情况下，中心轴驱动马达的负载仅为设备重力在圆周方向的扭矩，固定回转半径和速度时，负载为时间的三角函数。此时，采用根据本发明的负载压力自适应控制液压
系统100，调定油泵3的出口处的压力也为负载随时间变化的三角函数，则中心轴驱动马达8
将仅克服设备重力产生的阻力矩，注浆装置注浆的封闭混凝土腔仅克服设备运动方向的摩
擦力，通过控制注入封闭混凝土腔的混凝土方量即可确保中心轴的匀速回转，避免链刀回
转超速或滞速，进而有效地提高混凝土支护壳体均匀性，改善预先支护效果，提高施工安全
性。
系统100，调定油泵3的出口处的压力也为负载随时间变化的三角函数，则中心轴驱动马达8
将仅克服设备重力产生的阻力矩，注浆装置注浆的封闭混凝土腔仅克服设备运动方向的摩
擦力，通过控制注入封闭混凝土腔的混凝土方量即可确保中心轴的匀速回转，避免链刀回
转超速或滞速，进而有效地提高混凝土支护壳体均匀性，改善预先支护效果，提高施工安全
性。
[0043] 下面参照图1所示详细描述根据本发明实施例的负载压力自适应控制液压系统100的扭矩自适应、流量自跟随的控制过程。需要说明的是，负载压力自适应控制液压系统
100在工作时具有工作压力值Pt，对反比例溢流阀10预设一个预定值P0。另外，还需要说明的
是，反比例溢流阀10的预定值P0可以根据工作情况、工作环境灵活设定，以使负载压力自适
应控制液压系统100可以适用于不同的工况环境。
100在工作时具有工作压力值Pt，对反比例溢流阀10预设一个预定值P0。另外，还需要说明的
是，反比例溢流阀10的预定值P0可以根据工作情况、工作环境灵活设定，以使负载压力自适
应控制液压系统100可以适用于不同的工况环境。
[0044] 当Pt＜P0时，反比例溢流阀10关闭，节流阀12不形成压降，从而油泵控制阀31的左右两侧(如图1所示的左右两侧)压力相等，油泵控制阀31可以在弹簧力作用下返回原位，油
泵3的排量变大，系统工作压力上升，同时马达8转速增快，直至系统工作压力达到预定值
P0。
泵3的排量变大，系统工作压力上升，同时马达8转速增快，直至系统工作压力达到预定值
P0。
[0045] 当Pt≥P0时，反比例溢流阀10使油泵控制阀31的右侧(如图1所示的右侧)压力稳定在预定值P0，油泵控制阀31在压差作用下右移(如图1所示的右侧方向)，使油泵3的排量减
小，系统工作压力下降，同时马达8转速减慢，直至系统工作压力达到预定值P0。
小，系统工作压力下降，同时马达8转速减慢，直至系统工作压力达到预定值P0。
[0046] 下面参照图1以将负载压力自适应控制液压系统100应用在预切槽设备上为例详细描述上述负载压力自适应控制液压系统100的工作过程。
[0047] 在预切槽设备中，链刀在任一环切位置，马达8输出到中心轴上的扭矩与负载作用到中心轴上的扭矩平衡，当封闭混凝土腔内注入的混凝土产生的压力足够推动链刀沿隧道
轮廓环向运动时，中心轴开始转动并带动链刀沿隧道轮廓开始环向切割。当封闭混凝土腔
注入的混凝土方量增加时，链刀环向切割速度变快，使马达8进口压力下降，即油泵3出口压
力下降，油泵控制阀31的阀芯在压差作用下向左(如图1所示的左侧)移动，油泵3排量变大，
进入马达8的流量变大，使马达8满足快速环切的要求；同理可知，当封闭混凝土腔注入的混
凝土方量减少时，油泵3的排量减小，进入马达8的流量变小，使马达8满足慢速环切的要求。
由此可知，根据链刀环切速度的不同，负载压力自适应控制液压系统100供给马达8的流量
自动跟随变化，链刀沿隧道轮廓环向切割的速度由注入封闭混凝土腔的混凝土方量确定。
轮廓环向运动时，中心轴开始转动并带动链刀沿隧道轮廓开始环向切割。当封闭混凝土腔
注入的混凝土方量增加时，链刀环向切割速度变快，使马达8进口压力下降，即油泵3出口压
力下降，油泵控制阀31的阀芯在压差作用下向左(如图1所示的左侧)移动，油泵3排量变大，
进入马达8的流量变大，使马达8满足快速环切的要求；同理可知，当封闭混凝土腔注入的混
凝土方量减少时，油泵3的排量减小，进入马达8的流量变小，使马达8满足慢速环切的要求。
由此可知，根据链刀环切速度的不同，负载压力自适应控制液压系统100供给马达8的流量
自动跟随变化，链刀沿隧道轮廓环向切割的速度由注入封闭混凝土腔的混凝土方量确定。
[0048] 根据本发明实施例的负载压力自适应控制液压系统100，通过利用节流阀12和反比例溢流阀10构组成反馈辅路，可使油泵3处于恒压状态，实现扭矩自适应、流量自跟随的
控制要求，由此可以提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
控制要求，由此可以提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
[0049] 如图1所示，根据本发明的一个实施例，反馈辅路还可以包括安全阀11，安全阀11可以用于限定最高工作压力，保护元器件，安全阀11的一端与节流阀12的一端连通，安全阀
11的另一端与反比例溢流阀10的另一端连通。也就是说，如图1所示，安全阀11的一端与过
滤器4的出液端41连通，安全阀11的另一端与油箱1连通。进一步地，安全阀11可以为直动式
溢流阀。根据本发明的一个实施例，过滤器4用于高压过滤，其可以为高压过滤器4且包括旁
通阀和报警装置。可选地，反比例溢流阀10可以为电磁控制反比例溢流阀10。
11的另一端与反比例溢流阀10的另一端连通。也就是说，如图1所示，安全阀11的一端与过
滤器4的出液端41连通，安全阀11的另一端与油箱1连通。进一步地，安全阀11可以为直动式
溢流阀。根据本发明的一个实施例，过滤器4用于高压过滤，其可以为高压过滤器4且包括旁
通阀和报警装置。可选地，反比例溢流阀10可以为电磁控制反比例溢流阀10。
[0050] 根据本发明的一个实施例，电液换向阀5为先导式电液控制换向阀且包括第一换向阀51和第二换向阀52，第一换向阀51可以为中位O型的先导电磁换向三位四通换向阀且
包括第一换向进油端、第一换向出油端以及第一换向工作端，第二换向阀52可以为中位Y型
的液控换向三位四通换向阀且包括第二换向进油端、第二换向出油端、第二换向工作端以
及先导液控口。如图1所示，第一换向进油端和第二换向进油端均与过滤器4的出液端41连
通，第一换向出油端和第二换向出油端均与油箱1连通，第一换向工作端与先导液控口连
通，第二换向工作端与马达8连通。由此，便于调节系统内油液流量。
包括第一换向进油端、第一换向出油端以及第一换向工作端，第二换向阀52可以为中位Y型
的液控换向三位四通换向阀且包括第二换向进油端、第二换向出油端、第二换向工作端以
及先导液控口。如图1所示，第一换向进油端和第二换向进油端均与过滤器4的出液端41连
通，第一换向出油端和第二换向出油端均与油箱1连通，第一换向工作端与先导液控口连
通，第二换向工作端与马达8连通。由此，便于调节系统内油液流量。
[0051] 根据本发明的一个实施例，反馈辅路还可以包括用于检测马达8工作压力的压力传感器6。压力传感器6用于检测马达8的工作压力实时反馈，由此通过利用压力传感器6的
检测值，可以根据具体工况调整反比例溢流阀10的预定值P0。进一步地，压力传感器6与梭
阀9的出油端连通，由此可以使压力传感器6检测到的压力更加接近马达8的工作压力值。
检测值，可以根据具体工况调整反比例溢流阀10的预定值P0。进一步地，压力传感器6与梭
阀9的出油端连通，由此可以使压力传感器6检测到的压力更加接近马达8的工作压力值。
[0052] 下面参照图1以具体示例详细描述根据本发明实施例的负载压力自适应控制液压系统100。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。
[0053] 如图1所示，负载压力自适应控制液压系统100包括：供油主路和反馈辅路。
[0054] 具体而言，供油主路包括电动机2、平衡阀组7、梭阀9、油泵控制阀31以及依次相连的油箱1、油泵3、过滤器4、电液换向阀5和马达8。其中，电动机2适于驱动油泵3工作，油泵控
制阀31适于控制油泵3的排油量，平衡阀组7与马达8相连，马达8的出油口与油箱1连通，梭
阀9的两个进油端均与出油口连通，梭阀9的出油端与马达8的制动解除腔连通。
制阀31适于控制油泵3的排油量，平衡阀组7与马达8相连，马达8的出油口与油箱1连通，梭
阀9的两个进油端均与出油口连通，梭阀9的出油端与马达8的制动解除腔连通。
[0055] 平衡阀组7可以包括两个单向平衡阀，两个单向平衡阀的先导控制油口分别与马达8的进油口和出油口连通，仅当马达8的进油达到平衡阀开启压力时马达8的回油路才能
连通。过滤器4用于高压过滤，其可以为高压过滤器4且包括旁通阀和报警装置。
连通。过滤器4用于高压过滤，其可以为高压过滤器4且包括旁通阀和报警装置。
[0056] 电液换向阀5为先导式电液控制换向阀且包括第一换向阀51和第二换向阀52，第一换向阀51可以为中位O型的先导电磁换向三位四通换向阀且包括第一换向进油端、第一
换向出油端以及第一换向工作端，第二换向阀52可以为中位Y型的液控换向三位四通换向
阀且包括第二换向进油端、第二换向出油端、第二换向工作端以及先导液控口。如图1所示，
第一换向进油端和第二换向进油端均与过滤器4的出液端41连通，第一换向出油端和第二
换向出油端均与油箱1连通，第一换向工作端与先导液控口连通，第二换向工作端与马达8
连通。由此，便于调节系统内油液流量。
换向出油端以及第一换向工作端，第二换向阀52可以为中位Y型的液控换向三位四通换向
阀且包括第二换向进油端、第二换向出油端、第二换向工作端以及先导液控口。如图1所示，
第一换向进油端和第二换向进油端均与过滤器4的出液端41连通，第一换向出油端和第二
换向出油端均与油箱1连通，第一换向工作端与先导液控口连通，第二换向工作端与马达8
连通。由此，便于调节系统内油液流量。
[0057] 如图1所示，反馈辅路包括节流阀12、反比例溢流阀10、安全阀11和压力传感器6。节流阀12的一端与过滤器4的出液端41连通，节流阀12的另一端与反比例溢流阀10的一端
连通，反比例溢流阀10的另一端与油箱1连通。安全阀11可以为直动式溢流阀用于限定最高
工作压力，保护元器件，安全阀11的一端与节流阀12的一端连通，安全阀11的另一端与反比
例溢流阀10的另一端连通。
连通，反比例溢流阀10的另一端与油箱1连通。安全阀11可以为直动式溢流阀用于限定最高
工作压力，保护元器件，安全阀11的一端与节流阀12的一端连通，安全阀11的另一端与反比
例溢流阀10的另一端连通。
[0058] 压力传感器6与梭阀9的出油端连通用于检测马达8工作压力，压力传感器6的检测值可以实时反馈至反比例溢流阀10上，从而可以根据具体工况调整反比例溢流阀10的预定
值P0。
值P0。
[0059] 下面参照图1详细描述根据本发明实施例的负载压力自适应控制液压系统100的扭矩自适应、流量自跟随的控制过程。需要说明的是，负载压力自适应控制液压系统100在
工作时具有工作压力值Pt，对反比例溢流阀10预设一个预定值P0。
工作时具有工作压力值Pt，对反比例溢流阀10预设一个预定值P0。
[0060] 当Pt＜P0时，反比例溢流阀10关闭，节流阀12不形成压降，从而油泵控制阀31的左右两侧(如图1所示的左右两侧)压力相等，油泵控制阀31可以在弹簧力作用下返回原位，油
泵3的排量变大，系统工作压力上升，同时马达8转速增快，直至系统工作压力达到预定值
P0。
泵3的排量变大，系统工作压力上升，同时马达8转速增快，直至系统工作压力达到预定值
P0。
[0061] 当Pt≥P0时，反比例溢流阀10使油泵控制阀31的右侧(如图1所示的右侧)压力稳定在预定值P0，油泵控制阀31在压差作用下右移(如图1所示的右侧方向)，使油泵3的排量减
小，系统工作压力下降，同时马达8转速减慢，直至系统工作压力达到预定值P0。
小，系统工作压力下降，同时马达8转速减慢，直至系统工作压力达到预定值P0。
[0062] 另外，压力传感器6可以用于检测马达8工作压力值Pt，压力传感器6的检测值可以实时反馈至反比例溢流阀10上，从而可以根据具体工况调整反比例溢流阀10的预定值P0。
[0063] 下面参照图1以将负载压力自适应控制液压系统100应用在预切槽设备上为例详细描述上述负载压力自适应控制液压系统100的工作过程。
[0064] 在预切槽设备中，链刀在任一环切位置，马达8输出到中心轴上的扭矩与负载作用到中心轴上的扭矩平衡，当封闭混凝土腔内注入的混凝土产生的压力足够推动链刀沿隧道
轮廓环向运动时，中心轴开始转动并带动链刀沿隧道轮廓开始环向切割。
轮廓环向运动时，中心轴开始转动并带动链刀沿隧道轮廓开始环向切割。
[0065] 如图1所示，马达8旋转时，第一换向阀51和第二换向阀52都在左位工作，油泵3输出的压力油一部分通过过滤器4、第二换向阀52进入马达8，另一部分通过节流阀12进入反
比例溢流阀10，当工作压力达到反比例溢流阀10设定的预定值P0时，反比例溢流阀10溢流，
因油泵3与反比例溢流阀10连通，油泵3处于恒压状态，此时马达8输出的扭矩与负载的阻力
矩平衡。
比例溢流阀10，当工作压力达到反比例溢流阀10设定的预定值P0时，反比例溢流阀10溢流，
因油泵3与反比例溢流阀10连通，油泵3处于恒压状态，此时马达8输出的扭矩与负载的阻力
矩平衡。
[0066] 随着链刀的环向切割，通过实时调整比例溢流阀的压力预定值P0，使马达8输出到中心轴上的扭矩与负载作用到中心轴上的扭矩实时保持平衡。由此，马达8输出到中心轴上
的扭矩与负载作用到中心轴上的扭矩在任意环切角度相平衡，实现扭矩自适应控制，由封
闭混凝土腔内注入的混凝土产生的压力推动链刀沿隧道轮廓环向切割。
的扭矩与负载作用到中心轴上的扭矩在任意环切角度相平衡，实现扭矩自适应控制，由封
闭混凝土腔内注入的混凝土产生的压力推动链刀沿隧道轮廓环向切割。
[0067] 当封闭混凝土腔注入的混凝土方量增加时，链刀环向切割速度变快，使马达8进口压力下降，即油泵3出口压力下降，油泵控制阀31的阀芯在压差作用下向左(如图1所示的左
侧)移动，油泵3排量变大，进入马达8的流量变大，使马达8满足快速环切的要求；同理可知，
当封闭混凝土腔注入的混凝土方量减少时，油泵3的排量减小，进入马达8的流量变小，使马
达8满足慢速环切的要求。由此可知，根据链刀环切速度的不同，负载压力自适应控制液压
系统100供给马达8的流量自动跟随变化，链刀沿隧道轮廓环向切割的速度由注入封闭混凝
土腔的混凝土方量确定。
侧)移动，油泵3排量变大，进入马达8的流量变大，使马达8满足快速环切的要求；同理可知，
当封闭混凝土腔注入的混凝土方量减少时，油泵3的排量减小，进入马达8的流量变小，使马
达8满足慢速环切的要求。由此可知，根据链刀环切速度的不同，负载压力自适应控制液压
系统100供给马达8的流量自动跟随变化，链刀沿隧道轮廓环向切割的速度由注入封闭混凝
土腔的混凝土方量确定。
[0068] 如图2所示，根据本发明实施例的用于负载压力自适应控制液压系统100的控制方法包括以下步骤：
[0069] S10：设定所述反比例溢流阀的预定值为P0，所述负载压力自适应控制液压系统100的工作压力值为Pt；
[0070] S20：启动所述电动机2，当Pt＜P0时，所述反比例溢流阀10关闭，所述油泵控制阀31控制所述油泵3的排油量增大，所述马达8转速增快；当Pt≥P0时，所述反比例溢流阀10打开，
所述油泵控制阀31控制所述油泵3的排油量减小，所述马达8转速减慢。
所述油泵控制阀31控制所述油泵3的排油量减小，所述马达8转速减慢。
[0071] 在步骤S20中，当Pt＜P0时，反比例溢流阀10关闭，节流阀12不形成压降，从而油泵控制阀31的左右两侧(如图1所示的左右两侧)压力相等，在油泵控制阀31的作用下返回原
位，油泵3的排量变大，系统工作压力上升，同时马达8转速增快，直至系统工作压力达到预
定值P0；当Pt≥P0时，反比例溢流阀10使油泵控制阀31的右侧(如图1所示的右侧)压力稳定
在预定值P0，油泵控制阀31在压差作用下右移(如图1所示的右侧方向)，使油泵3的排量减
小，系统工作压力下降，同时马达8转速减慢，直至系统工作压力达到预定值P0。由此，可使
油泵3处于恒压状态，实现扭矩自适应、流量自跟随的控制要求。
位，油泵3的排量变大，系统工作压力上升，同时马达8转速增快，直至系统工作压力达到预
定值P0；当Pt≥P0时，反比例溢流阀10使油泵控制阀31的右侧(如图1所示的右侧)压力稳定
在预定值P0，油泵控制阀31在压差作用下右移(如图1所示的右侧方向)，使油泵3的排量减
小，系统工作压力下降，同时马达8转速减慢，直至系统工作压力达到预定值P0。由此，可使
油泵3处于恒压状态，实现扭矩自适应、流量自跟随的控制要求。
[0072] 根据本发明实施例的用于负载压力自适应控制液压系统100的控制方法，通过利用节流阀12和反比例溢流阀10构组成反馈辅路，可使油泵3处于恒压状态，实现扭矩自适
应、流量自跟随的控制要求，由此可以提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可
靠性。
应、流量自跟随的控制要求，由此可以提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可
靠性。
[0073] 根据本发明的一个实施例，负载压力自适应控制液压系统100还包括与梭阀9的出油端连通的压力传感器6，压力传感器6用于检测马达8工作压力以修正反比例溢流阀的预
定值P0。由此可使油泵3处于恒压状态，提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可
靠性。
定值P0。由此可使油泵3处于恒压状态，提高设备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可
靠性。
[0074] 根据本发明实施例的预切槽机，包括如上所述的负载压力自适应控制液压系统100。
[0075] 根据本发明实施例的预切槽机，通过利用节流阀12和反比例溢流阀10构组成反馈辅路，可使油泵3处于恒压状态，实现扭矩自适应、流量自跟随的控制要求，由此可以提高设
备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
备的运动平稳性，减少能量损失，改善设备可靠性。
[0076] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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