拓宽调速范围的盾构刀盘液压控制系统
专利汇可以提供拓宽调速范围的盾构刀盘液压控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种拓宽调速范围的盾构刀盘液压控制系统。 电机 经 联轴器 与恒压变量 泵 刚性连接，恒压 变量泵 出油口与总单向 阀 进油口连接，总 单向阀 出油口分别与 蓄能器 进油口、溢流阀进油口和四组结构相同的 马 达/泵部件连接。将 液压马达 /泵并联在回路中，通过恒压变量泵与蓄能器组成的恒压源提供动 力 。液压马达/泵实行单独控制，根据不同地质条件可实时调节各液压马达/泵的 排量 和工作状态以控制刀盘的转速和转矩。本发明采用液压马达/泵作为执行元件，实现马达和泵工作状态的切换，通过控制同时工作在不同状态的执行元件的数量使系统在供油 液压泵 排量不变的情况下实现高低转速工况的互换，拓宽了调速范围，增强了刀盘驱动系统对不同地质条件的适应性。，下面是拓宽调速范围的盾构刀盘液压控制系统专利的具体信息内容。
1.一种拓宽调速范围的盾构刀盘液压控制系统，其特征在于：电机(2)经联轴器(3)与恒压变量泵(4)刚性连接，恒压变量泵(4)吸油口与油箱(1)连接，恒压变量泵(4)出油口与总单向阀(5)进油口连接，总单向阀(5)出油口分别与蓄能器(7)进油口、溢流阀(6)进油口和四组结构相同的马达/泵部件连接，溢流阀(6)出油口接油箱；其中：
1)第一组马达/泵部件结构说明如下：总单向阀(5)出油口、蓄能器(7)进油口和溢流阀(6)进油口分别接第一三位四通换向阀(8.1)的P1口和第一单向阀(9.1)的出油口；
第二单向阀(11.1)和第三单向阀(10.1)的出油口相连后接第一单向阀(9.1)的进油口，第四单向阀(13.1)和第五单向阀(12.1)的进油口相连后接油箱，第二单向阀(11.1)的进油口和第四单向阀(13.1)的出油口相连后分别接第一三位四通换向阀(8.1)的B1口和第一液压马达/泵(14.1)的一端口，第三单向阀(10.1)的进油口和第五单向阀(12.1)的出油口相连后分别接第一三位四通换向阀(8.1)的A1口和第一液压马达/泵(14.1)的另一端口，第一液压马达/泵(14.1)的输出轴通过第一齿轮减速器G驱动刀盘(15)转动；
2)第二组马达/泵部件结构说明如下：总单向阀(5)出油口、蓄能器(7)进油口和溢流阀(6)进油口分别接第二三位四通换向阀(8.2)的P2口和第六单向阀(9.2)的出油口；
第七单向阀(11.2)和第八单向阀(10.2)的出油口相连后接第六单向阀(9.2)的进油口，第九单向阀(13.2)和第十单向阀(12.2)的进油口相连后接油箱，第七单向阀(11.2)的进油口和第九单向阀(13.2)的出油口相连后分别接第二三位四通换向阀(8.2)的B2口和第二液压马达/泵(14.2)的一端口，第八单向阀(10.2)的进油口和第十单向阀(12.2)的出油口相连后分别接第二三位四通换向阀(8.2)的A2口和第二液压马达/泵(14.2)的另一端口，第二液压马达/泵(14.2)的输出轴通过第二齿轮减速器G驱动刀盘(15)转动；
3)第三组马达/泵部件结构说明如下：总单向阀(5)出油口、蓄能器(7)进油口和溢流阀(6)进油口分别接第三三位四通换向阀(8.3)的P3口和第十一单向阀(9.3)的出油口；第十二单向阀(11.3)和第十三单向阀(10.3)的出油口相连后接第十一单向阀(9.3的进油口，第十四单向阀(13.3)和第十五单向阀(12.3)的进油口相连后接油箱，第十二单向阀(11.3)的进油口和第十四单向阀(13.3)的出油口相连后分别接第三三位四通换向阀(8.3)的B3口和第三液压马达/泵(14.3)的一端口，第十三单向阀(10.3)的进油口和第十五单向阀(12.3)的出油口相连后分别接第三三位四通换向阀(8.3)的A3口和第三液压马达/泵(14.3)的另一端口，第三液压马达/泵(14.3)的输出轴通过第三齿轮减速器G驱动刀盘(15)转动；
4)第四组马达/泵部件结构说明如下：总单向阀(5)出油口、蓄能器(7)进油口和溢流阀(6)进油口分别接第四三位四通换向阀(8.4)的P4口和第十六单向阀(9.4)的出油口；第十七单向阀(11.4)和第十八单向阀(10.4)的出油口相连后接第十六单向阀(9.4)的进油口，第十九单向阀(13.4)和第二十单向阀(12.4)的进油口相连后接油箱，第十七单向阀(11.4)的进油口和第十九单向阀(13.4)的出油口相连后分别接第四三位四通换向阀(8.4)的B4口和第四液压马达/泵(14.4)的一端口，第十八单向阀(10.4)的进油口和第二十单向阀(12.4)的出油口相连后分别接第四三位四通换向阀(8.4)的A4口和第四液压马达/泵(14.4)的另一端口，第三液压马达/泵(14.4)的输出轴通过第四齿轮减速器G驱动刀盘(15)转动；
第一组马达/泵部件的三位四通换向阀(8.1)的T1口与第二组马达/泵部件的三位四通换向阀(8.2)的T2口、第三组马达/泵部件的三位四通换向阀(8.3)的T3口和第四组马达/泵部件的三位四通换向阀(8.4)的T4口相连。
拓宽调速范围的盾构刀盘液压控制系统
技术领域
背景技术
利用中发挥着其它掘进形式不可替代的作用。随着科技发展和社会进步，盾构掘进将逐步
取代传统方法。
装机功率十分巨大。能耗如此大的系统在低负载工况下能量利用率不高对系统整体性能有
极其重要的影响。因此，如何拓宽刀盘驱动系统的调速范围使系统能够以较小的总装机功
率适应各种地层掘进需要是刀盘驱动中的一个关键技术问题。
发明内容
独实现工作状态的切换，在低负载工况时通过减少工作在马达状态的执行元件个数达到用
较小排量泵实现刀盘高转速的目的，同时工作在泵状态下的执行元件也可以作为动力源与
液压泵一起驱动工作在马达状态的执行元件，大大增加了系统的调速范围。刀盘也可通过
调节液压泵和执行元件的排量来实现无级调速。
四组结构相同的马达/泵部件连接，溢流阀出油口接油箱；现将其中第一组的马达/泵结构
说明如下：总单向阀出油口、蓄能器进油口和溢流阀进油口分别接第一三位四通换向阀的
P1口和第一单向阀的出油口；第二单向阀和第三单向阀的出油口相连后接第一单向阀的进
油口，第四单向阀和第五单向阀的进油口相连后接油箱，第二单向阀的进油口和第四单向
阀的出油口相连后分别接第一三位四通换向阀的B1口和第一液压马达/泵的一端口，第三
单向阀的进油口和第五单向阀的出油口相连后分别接第一三位四通换向阀的A1口和第一
液压马达/泵的另一端口，第一三位四通换向阀的T1口与第二、第三和第四三位四通换向
阀的T2口、T3口和T4口相连，第一液压马达/泵的输出轴通过第一齿轮减速器G驱动刀盘
转动。
环境。
附图说明
11.3、11.4、12.1、12.2、12.3、12.4、13.1、13.2、13.3、13.4为单向阀，14.1、14.2、14.3、14.4为液压马达/泵，15、刀盘，16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、
34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、
59、60、61、62、63、64、65、66、67为管路。
具体实施方式
总单向阀5出油口经管路17分别与蓄能器7进油口、溢流阀6进油口和四组结构相同的马
达/泵部件连接，溢流阀6出油口经管路16接油箱；现将其中第一组的马达/泵结构说明
如下：总单向阀5出油口、蓄能器7进油口和溢流阀6进油口分别经管路20接第一三位四
通换向阀的P1口和经管路21接第一单向阀9.1的出油口；第二单向阀11.1和第三单向阀
10.1的出油口经管路38相连后经管路39接第一单向阀9.1的进油口，第四单向阀13.1和
第五单向阀12.1的进油口相连后经管路40接油箱，第二单向阀11.1的进油口经管路36
和第四单向阀13.1的出油口经管路37相连后分别经管路35接第一三位四通换向阀的B1
口和第一液压马达/泵14.1的一端口，第三单向阀10.1的进油口经管路33和第五单向阀
12.1的出油口经管路34相连后分别经管路32接第一三位四通换向阀的A1口和第一液压
马达/泵14.1的另一端口，第一三位四通换向阀的T1口经管路28和管路29与第二三位四
通换向阀的T2口相连，第二三位四通换向阀的T2口经管路29和管路30与第三三位四通换
向阀的T3口相连，第三三位四通换向阀的T3口经管路30和管路31与第四三位四通换向阀
的T4口相连，第一液压马达/泵14.1的输出轴通过第一齿轮减速器G驱动刀盘15转动。
口；第七单向阀11.2和第八单向阀10.2的出油口经管路48相连后经管路44接第六单向
阀9.2的进油口，第九单向阀13.2和第十单向阀12.2的进油口相连后经管路49接油箱，第
七单向阀11.2的进油口经管路46和第九单向阀13.2的出油口经管路47相连后分别经管
路45接第二三位四通换向阀的B2口和第二液压马达/泵14.2的一端口，第八单向阀10.2
的进油口经管路42和第十单向阀12.2的出油口经管路43相连后分别经管路41接第二三
位四通换向阀的A2口和第二液压马达/泵14.2的另一端口，第二液压马达/泵14.2的输
出轴通过第二齿轮减速器G驱动刀盘15转动。
油口；第十二单向阀11.3和第十三单向阀10.3的出油口经管路57相连后经管路55接第
十一单向阀9.3的进油口，第十四单向阀13.3和第十五单向阀12.3的进油口相连后经管
路58接油箱，第十二单向阀11.3的进油口经管路54和第十四单向阀13.3的出油口经管
路53相连后分别经管路56接第三三位四通换向阀的B3口和第三液压马达/泵14.3的一
端口，第十三单向阀10.3的进油口经管路51和第十五单向阀12.3的出油口经管路52相
连后分别经管路50接第三三位四通换向阀的A3口和第三液压马达/泵14.3的另一端口，
第三液压马达/泵14.3的输出轴通过第三齿轮减速器G驱动刀盘15转动。
油口；第十七单向阀11.4和第十八单向阀10.4的出油口经管路67相连后经管路65接第
十六单向阀9.4的进油口，第十九单向阀13.4和第二十单向阀12.4的进油口相连后经管
路66接油箱，第十七单向阀11.4的进油口经管路63和第十九单向阀13.4的出油口经管
路62相连后分别经管路64接第四三位四通换向阀的B4口和第四液压马达/泵14.4的一
端口，第十八单向阀10.4的进油口经管路60和第二十单向阀12.4的出油口经管路61相
连后分别经管路59接第四三位四通换向阀的A4口和第四液压马达/泵14.4的另一端口，
第三液压马达/泵14.4的输出轴通过第四齿轮减速器G驱动刀盘15转动。
进入溢流阀6和蓄能器7的进油口以及管路20、21、22、23、24、25、26、27。
另一端油口液压油经管路35、三位四通换向阀8.1B1口、三位四通换向阀8.1T1口、管路28
流回油箱。管路32中的一部分高压油通过单向阀10.1、管路38、管路39至单向阀9.1进
油口。由于管路27中的高压油经管路21至单向阀9.1出油口，其压力略高于经换向阀口
节流损失之后的管路38中液压油的压力，因此单向阀9.1不打开。此时刀盘正向转动。
一端油口液压油经管路32、三位四通换向阀8.1A1口、三位四通换向阀8.1T1口、管路28流
回油箱。管路35中的一部分高压油通过单向阀11.1、管路38、管路39至单向阀9.1进油
口。由于管路27中的高压油经管路21至单向阀9.1出油口，其压力略高于经换向阀口节
流损失之后的管路38中液压油的压力，因此单向阀9.1不打开。此时刀盘反向转动。
驱动元件沿刀盘主轴承周向均匀布置以减小偏心效应。马达/泵工作状态的切换是通过控
制三位四通换向阀电磁铁通断电来实现的。下面以第二组马达/泵工作在泵状态，其它各
组马达/泵工作在马达状态为例进行说明，而工作在马达状态下的系统原理与上述情况相
同。
断，且管路41中短时间内形成一定的负压。油箱中的液压油经管路49、单向阀12.2、管路
43到达马达/泵14.2一端油口，并从马达/泵14.2另一端油口经管路46、单向阀11.2、管
路48、管路44、单向阀9.2、管路23流回到主油路27中。主油路27中液压油流量的增加以
及工作于马达状态的执行器马达/泵元件数量的减少，使得系统在不增加主驱动泵排量的
前提下，能够实现大范围调速。
断，且管路45中短时间内形成一定的负压。油箱中的液压油经管路49、单向阀13.2、管路
47到达马达/泵14.2另一端油口，并从马达/泵14.2一端油口经管路42、单向阀10.2、管
路48、管路44、单向阀9.2、管路23流回到主油路27中。
能量回馈到主油路27中。
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