一种液压系统

技术领域

本发明涉及一种液压系统。

背景技术

现有液压系统无法实现针对两个第一油缸和一个第二油缸能够同时满足伸缩杆活动行程精准控制、伸出/缩回/静止状态的平稳切换、同时保证油缸在处于保压状态时，其伸缩杆的活动行程不产生变换，同时针对两个第一油缸还要满足其各自伸缩杆的活动行程同步。

有鉴于此，本发明人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种液压系统，通过该液压系统能够实现两个第一油缸的第一伸缩杆和一个第二油缸的第二伸缩杆活动轨迹的相互垂直，同时确保两个第一伸缩杆及一个第二伸缩杆活动行程精准控制、能够在伸出/缩回/静止状态的平稳切换、并保持稳定锁定，同时两个第一油缸的第一伸缩杆的位移轨迹同步。

本发明的第二目的在于该液压系统可用于对盾构机盲区破碎装置控制端的移动轨迹进行控制，确保盾构机的盲区破碎装置的工作端能够被精准且稳定地移动至需破碎区域进行破碎施工作业。

为实现本发明的第一目的，本发明揭示了一种液压系统，包括：一供油通路、回油通路、两个第一油缸及一个第二油缸，所述的两个第一油缸分别沿竖直方向平行间隔设置，所述两个第一油缸的第一伸缩杆分别铰接于第一物件的两端，用于驱动第一物件沿第一平面方向进行位移；所述第二油缸的第二伸缩杆铰接于第二物件，用于驱动第二物件在第二平面方向进行位移，所述的第二平面垂直于第一平面；

它还包括用于控制两个第一油缸的第一回路及用于控制一个第二油缸的第二回路；

所述的第一回路包括与两个第一油缸的有杆腔相连的第一分油路及与两个第一油缸的无杆腔相连的第二分油路，所述第一分油路及第二分油路分别连接的一个第一电磁换向阀组、一个第一双液控单向阀组、一个第一双向制动阀组及一个油缸同步阀组，供油通路选择性地与第一分油路/第二分油路相连，则回油通路与对应的第二分油路/第一分油路相连；同时在两个第一油缸内还分别内置一个第一位移传感器，通过第一位移传感器测量第一伸缩杆的位移量；所述第一电磁换向阀组实现两个第一油缸的第一伸缩杆的伸出、缩回及保压状态的切换；所述第一双液控单向阀组用于实现两个第一油缸的第一伸缩杆能够长时间处于保压状态；所述第一双向制动阀组用于降低两个第一油缸的第一伸缩杆的从伸出切换至保压状态，或者从缩回切换至保压状态所产生的液压冲击，从而实现平稳的制动；所述油缸同步阀组包括两个比例调速阀及两个由若干单向阀组成的桥式节流回路，所述的比例调速阀安装在各自的桥式节流回路中，用于实现两个第一油缸的第一伸缩杆的同步位移；

所述的第二回路包括与一个第二油缸的有杆腔相连的第三分油路及与一个第二油缸的无杆腔相连的第四分油路，所述第三分油路及第四分油路分别连接一个第二电磁换向阀组、一个第二双液控单向阀组及一个第二双向制动阀组，供油通路选择性地与第三分油路/第四分油路相连，则回油通路与对应的第四分油路/第三分油路相连；同时在第二油缸内还内置一个第二位移传感器，通过第二位移传感器测量第二伸缩杆的位移量；所述第二电磁换向阀组实现一个第二油缸的第二伸缩杆的伸出、缩回及保压状态的切换；所述第二双液控单向阀组用于实现一个第二油缸的第二伸缩杆长时间处于保压状态；所述第二双向制动阀组用于降低一个第二油缸的第二伸缩杆的从伸出切换至保压状态，或者从缩回切换至保压状态所产生的液压冲击，从而实现平稳的制动；

一PLC控制单元，其通过接收第一位移传感器所反馈的信号，并对第一电磁换向阀及油缸同步阀组的比例调速阀下发控制指令，从而实现对两个第一油缸的第一伸缩杆的同步位移并对其位移量进行精确控制；同时通过接收第二位移传感器所反馈的信号，并对第二电磁换向阀下发控制指令，从而实现对一个第二油缸的第二伸缩杆位移量的精确控制。

涉及第一电磁换向阀及第二电磁换向阀所使用的具体实施例为：采用三位四通电磁换向阀，通过第一电磁换向阀实现第一油缸的第一伸缩杆的伸出、缩回及保压，通过第二电磁换向阀实现第二油缸的第二伸缩杆的伸出、缩回及保压。

涉及第一双液控单向阀组及第二双液控单向阀组所使用的具体实施例为：两个液控单向阀组成的联锁回路，通过第一双液控单向阀组实现第一油缸处于保压状态时，其第一伸缩杆处于长时间保压锁定状态，通过第二双液控单向阀组实现第二油缸处于保压状态时，其第二伸缩杆处于长时间保压锁定状态。

涉及第一双向制动阀组及第二双向制动阀组所使用的具体实施例为：四个单向阀组成的桥式回路加溢流阀构成，通过第一双向制动阀组确保第一油缸的第一伸缩杆从伸出状态切换至保压状态，或者从缩回状态切换至保压状态时，能够实现第一伸缩杆的稳定制动，通过第二双向制动阀组确保第二油缸的第二伸缩杆从伸出状态切换至保压状态，或者从缩回状态切换至保压状态时，能够实现第二伸缩杆的稳定制动。

进一步，所述第一回路还包括第一平衡阀组，所述第二回路还包括第二平衡阀组，所述第一平衡阀组及第二平衡阀组分别为两个单向阀和两个溢流阀组成的平衡回路，通过设定各自溢流阀的压力阀值，使两个第一油缸在第一回路中保持一定的背压值确保第一伸缩杆在处于伸出/缩回工作状态时能够平稳工作，使第二油缸在第二回路中保持一定的背压值确保第二伸缩杆在处于伸出/缩回工作状态时能够平稳工作。

进一步，所述第一分油路及第二分油路还分别增设一个第一压力传感器，所述第三分油路及第四分油路还分别增设一个第二压力传感器，所述的第一压力传感器及第二压力传感器将测量信号反馈至PLC控制单元，便于实时调定第一回路及第一回路所需的液压油压力。

进一步，所述第一分油路及第二分油路还分别设置一个第一单向放气装置，用于及时排除第一分油路及第二分油路中进入的空气；所述第三分油路及第四分油路还分别设置一个第二单向放气装置，用于及时排除第三分油路及第四分油路中进入的空气。

进一步，所述第一回路还包括一个第一调速阀，所述第二回路还包括一个第二调速阀，通过第一调速阀控制第一油缸的第一伸缩杆伸/缩的速率，通过第二调速阀控制第二油缸的第二伸缩杆伸/缩的速率。

本发明液压系统最优选的连接回路为，所述第一分油路及第二分油路分别依次连接的一个第一调速阀、一个第一电磁换向阀组、一个第一双液控单向阀组、一个第一平衡阀组、一个第一双向制动阀组及一个油缸同步阀组，在供油通路与第一电磁换向阀组之间增设第一调速阀，在油缸同步阀组与第一双向制动阀组之间的第一分油路及第二分油路分别增设一个第一压力传感器，在第一分油路及第二分油路上分别增设一个第一单向放气装置；

所述第三分油路及第四分油路分别依次连接一个第二调速阀、一个第二电磁换向阀组、一个第二双液控单向阀组、一个第二平衡阀组及一个第二双向制动阀组，在供油通路与第二电磁换向阀组之间增设第二调速阀，在第三分油路及第四分油路靠近第二油缸的位置分别增设一个第二压力传感器，在第三分油路及第四分油路上分别增设一个第二单向放气装置；

所述第一平衡阀组及第二平衡阀组分别为两个单向阀和两个溢流阀组成的平衡回路，通过设定各自溢流阀的压力阀值，使两个第一油缸在第一分油路及第二分油路中保持一定的背压值确保第一伸缩杆在处于伸出/缩回工作状态时能够平稳工作，使第二油缸在第三分油路及第四分油路中保持一定的背压值确保第二伸缩杆在处于伸出/缩回工作状态时能够平稳工作；

所述的第一压力传感器及第二压力传感器将测量信号反馈至PLC控制单元，便于实时调定第一回路及第一回路所需的液压油压力；

所述的第一单向放气装置用于及时排除第一分油路及第二分油路中进入的空气；所述的第二单向放气装置用于及时排除第三分油路及第四分油路中进入的空气；

所述的第一调速阀用于控制第一油缸的第一伸缩杆伸/缩的速率，所述的第二调速阀用于控制第二油缸的第二伸缩杆伸/缩的速率。

所述的第一回路和第二回路采用上述连接顺序，以第一回路为例，所述的第一电磁换向阀布置在第一双向制动阀组和第一双液控单向阀组之前，能更好地降低第一电磁换向阀切换至中位时所造成的液压冲击，且当第一电磁换向阀回到中位时，第一液控单向阀的控制压力可以立即卸掉，第一液控单向阀马上关闭，第一油缸的第一伸缩杆立即被锁定，使之具有良好的稳定性，所述第二回路各个液压连接顺序与第一回路一致，不再累述。

为实现本发明的第二发明目的，本发明揭示了该液压系统能够对盾构机盲区破碎装置控制端的移动轨迹实现精准且稳定控制的用途，所述的盲区破碎装置为直杆构件，其一端为控制端，另一端为工作端，同时其中部具有铰接连接部，通过该铰接连接部与对应外设构件实现以该铰接连接部为转动圆心的活动连接，所述盲区破碎装置的控制端与第二物件铰接，所述的第二物件可以与第一物件在水平方向相对位移，但无法在竖直方向相对位移，所述的两第一油缸作用于第一物件的两端，用于实现第一物件沿竖直方向的位移，同时带动第二物件沿竖直方向的位移，所述第二油缸用于带动第二物件在水平方向的摆动，从而实现对盲区破碎装置控制端的活动轨迹的控制，最终控制盲区破碎装置工作端的活动轨迹。

附图说明

作为非限制性例子给出的具体说明更好地解释本发明包括什么以及其可被实施，此外，该说明参考附图，在附图中：

图1是本发明液压系统的第一电磁换向阀组与第二电磁换向阀组处于中位的状态参考图；

图2是本发明液压系统的第一电磁换向阀组与第二电磁换向阀组处于正向控制位的状态参考图；

图3是本发明液压系统的第一双向制动阀组当处于第一电磁换向阀组从正向控制位切换至中位状态时，其液压油的流向示意图；

图4是本发明液压系统PLC控制单元的控制原理图；

图5是本发明液压系统的第一电磁换向阀组与第二电磁换向阀组处于反向控制位的状态参考图；

图6是本发明液压系统运用于盾构机盲区破碎装置的俯视示意图；

图7是本发明液压系统运用于盾构机盲区破碎装置的立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

一种液压系统，如图1，它包括：一供油通路A、回油通路B、两个第一油缸1及一个第二油缸2，所述的两个第一油缸1分别沿竖直方向平行间隔设置，所述两个第一油缸1的第一伸缩杆11分别铰接于第一物件M的两端，用于驱动第一物件M沿第一平面方向进行位移；所述第二油缸2的第二伸缩杆21铰接于第二物件N，用于驱动第二物件N在第二平面方向进行位移，本实施所定义的第一平面为竖直平面，第二平面为水平平面，所述的第二平面垂直于第一平面；

所述的供油通路A通过一进油管路a1彼此依次连接油箱a2、带伺服电机a3的油泵a4及安全阀组a5，优选，在油箱a2与油泵a4之间增设一个过滤器a6，用于降低进入油泵a4内的液压油的杂质，所述伺服电机a3与PLC控制单元3连接，通过接收PLC控制单元3下发的控制指令，来调整其伺服电机a3转速，从而改变油泵a4的输出压力，所述安全阀组a5可根据实际需要控制整个系统中的压力，保证系统的安全运行。

所述的回油通路B通过一回油管路b1连接回油箱b2。

它还包括用于控制两个第一油缸1的第一回路C及用于控制一个第二油缸2的第二回路D；所述的第一回路C包括与两个第一油缸1的有杆腔相连的第一分油路I及与两个第一油缸1的无杆腔相连的第二分油路II，如图1所示，所述第一分油路I及第二分油路II分别依次连接的一个第一调速阀12、第一电磁换向阀组13、一个第一双液控单向阀组14、一个第一平衡阀组15、一个第一双向制动阀组16及一个油缸同步阀组17，在油缸同步阀组17与第一双向制动阀组16之间的第一分油路I及第二分油路II分别增设一个第一压力传感器18，在第一分油路I及第二分油路II上分别增设一个第一单向放气装置19；同时在两个第一油缸1内还分别内置一个第一位移传感器E，通过第一位移传感器E测量第一伸缩杆11的位移量；供油通路A选择性地与第一分油路I/第二分油路II相连，则回油通路B与对应的第二分油路II/第一分油路I相连。

所述的第一调速阀12用于控制第一油缸1的第一伸缩杆11伸/缩的速率；所述的第一电磁换向阀组13为三位四通电磁换向阀，通过第一电磁换向阀组13实现第一油缸1的第一伸缩杆11的伸出、缩回及保压；所述的第一双液控单向阀组14为两个液控单向阀组成的联锁回路，通过第一双液控单向阀组14实现当第一电磁换向阀组13切换至中位保压状态时，其第一伸缩杆11能够处于长时间保压锁定状态；所述第一平衡阀组15为两个单向阀和两个溢流阀组成的平衡回路，通过设定各自溢流阀的压力阀值，使两个第一油缸1在第一回路C中保持一定的背压值确保第一伸缩杆11在处于伸出/缩回工作状态时能够平稳工作；所述的第一双向制动阀组16为四个单向阀组成的桥式回路加溢流阀构成，通过第一双向制动阀组16确保第一油缸1的第一伸缩杆11从伸出状态切换至保压状态，或者从缩回状态切换至保压状态时，能够实现第一伸缩杆11的稳定制动；所述油缸同步阀组17包括两个比例调速阀171及两个由四个单向阀组成的桥式节流回路，所述的比例调速阀171安装在各自的桥式节流回路中，用于实现两个第一油缸1的第一伸缩杆11的同步位移。

所述的第二回路D包括与一个第二油缸2的有杆腔相连的第三分油路III及与一个第二油缸2的无杆腔相连的第四分油路IV，所述第三分油路III及第四分油路IV分别依次连接一个第二调速阀22、一个第二电磁换向阀组23、一个第二双液控单向阀组24、一个第二平衡阀组25及一个第二双向制动阀组26，在第三分油路III及第四分油路IV靠近第二油缸2的位置分别增设一个第二压力传感器27，在第三分油路III及第四分油路IV上分别增设一个第二单向放气装置28；同时在第二油缸2内还内置一个第二位移传感器F，通过第二位移传感器F测量第二伸缩杆21的位移量；供油通路A选择性地与第三分油路III/第四分油路IV相连，则回油通路B与对应的第四分油路IV/第三分油路III相连。

所述的第二调速阀22用于控制第二油缸2的第二伸缩杆21伸/缩的速率；所述的第二电磁换向阀组23为三位四通电磁换向阀，通过第二电磁换向阀组23实现第二油缸2的第二伸缩杆21的伸出、缩回及保压；所述的第二双液控单向阀组24为两个液控单向阀组成的联锁回路，通过第二双液控单向阀组24实现第二油缸2处于保压状态时，其第二伸缩杆21处于长时间保压锁定状态；所述第二平衡阀组25为两个单向阀和两个溢流阀组成的平衡回路，通过设定各自溢流阀的压力阀值，使一个第二油缸2在第二回路D中保持一定的背压值确保第二伸缩杆21在处于伸出/缩回工作状态时能够平稳工作；所述的第二双向制动阀组26为四个单向阀组成的桥式回路加溢流阀构成，通过第二双向制动阀组26确保第二油缸2的第二伸缩杆21从伸出状态切换至保压状态，或者从缩回状态切换至保压状态时，能够实现第二伸缩杆21的稳定制动。

一PLC控制单元3，其通过接收第一位移传感器E所反馈的信号，并对第一电磁换向阀组13及油缸同步阀组17的比例调速阀171下发控制指令，从而实现对两个第一油缸1的第一伸缩杆11的同步位移并对其位移量进行精确控制；同时通过接收第二位移传感器F所反馈的信号，并对第二电磁换向阀组23下发控制指令，从而实现对一个第二油缸2的第二伸缩杆21位移量的精确控制；通过接收第一压力传感器18及第二压力传感器27所反馈的压力信号，并控制供油通路A的油泵a4的开度大小，实时调定第一回路C及第二回路D所需的液压油压力。

所述的第一单向放气装置19用于及时排除第一分油路I及第二分油路II中进入的空气；所述的第二单向放气装置28用于及时排除第三分油路III及第四分油路IV中进入的空气。

具体工作原理：

以控制两个第一油缸1的第一伸缩杆11的伸出工作为例，PLC控制单元3下发控制指令至第一电磁换向阀组13，第一电磁换向阀组13切换至正向控制位，如图2所示，第一电磁换向阀组13正向导通，供油通路A通过给第二分油路II供液压油，此时第二分油路II为进油路，液压油经第一双液控单向阀组14的联锁回路中，左侧单向阀在液压油压力作用下导通，同时液压油压力使得右侧液控单向阀反向流通；所述的第一平衡阀组15由两个单向阀和溢流阀组成的的平衡回路中，左侧单向阀在液压油压力作用下导通，同时，液压油压力给右侧溢流阀的先导油口提供一定的油液压力，液压油流经第一双向制动阀组16，经溢流桥制动回路至油缸同步阀组17，依次经过油缸同步阀组17的节流桥的单向阀及比例调速阀171，分别进入两个第一油缸1，推动两个第一伸缩杆11同步伸出，同时，两个第一油缸1的内置第一位移传感器E即时将两第一油缸1的第一位移传感器E的信号传递给PLC控制单元3，信号经处理后传递给油缸同步阀组17，油缸同步阀组17的比例调速阀171实时控制液压油速度，使得两第一油缸1的第一伸缩杆11的位移位置误差始终在预设的允许范围之内。液压油从两第一油缸1的有杆腔流出后并入第一分油路I，此时第一分油路I为回油路，流经第一双向制动阀组16的溢流桥制动回路至第一平衡阀组15，此时，第一平衡阀组15的右侧溢流阀的先导口液压油压力推动阀芯运动，使得溢流阀导通，流至第一双液控单向阀组14的联锁回路，此时右侧的液控单向阀在液压油压力作用下可反向流通，则液压油可经第一电磁换向阀组13流到回油通路B；当第一油缸1的第一伸缩杆11伸出过程中，当需要使第一伸缩杆11保持当前姿态时，PLC控制单元3下发控制信号至第一电磁换向阀组13，使第一电磁换向阀组13切换中位状态，如图1所示，使得进油通路与回油通路B相互连通，第一分油路I与第二分油路II的液压油不再流通，但在第一伸缩杆11从伸出状态切换至静止状态(保持状态)的过程中，第一伸缩杆11会有继续保持原来运动趋势的惯性，如图3，因此此时从第一油缸1的有杆腔内所排出的高压油经第一双向制动阀组16的单向阀V2进入溢流阀限压，此时，溢流阀先导油口的液压油压力大于弹簧压力，溢流阀阀口开启另一侧靠单向阀V3从进油通路的油箱a2吸油，从而限制第一电磁换向阀组13切换至中位时所产生的液压冲击，实现平稳制动；同时第一双液控单向阀组14的联锁回路中的两液控单向阀迅速关闭，所述的第一双液控单向阀组14正向不进油，反向也不通，不受外界负荷干扰，锁定迅速，可使第一伸缩杆11长时间保持静止状态。

当两个第一油缸1的第一伸缩杆11的缩回工作时，如图5所示，PLC控制单元3只需将控制信号传递给第一电磁换向阀组13，使第一电磁换向阀组13切换至反向控制位，使得两第一油缸1缩回，此时第一分油路I为进油路，第二分油路II为回油路，其控制原理和正向控制同理，不再累述。

本发明提供了该液压系统具体用途，即用于对盾构机盲区破碎装置O控制端O1的移动轨迹控制，所述的盲区破碎装置O为直杆构件，其一端为控制端O1，另一端为工作端O2，同时其中部具有铰接连接部O3，通过该铰接连接部O3与对应外设构件实现以该铰接连接部O3为转动圆心的活动连接，所述盲区破碎装置O的控制端O1与第二物件N铰接，所述的第二物件N可以与第一物件M在水平方向相对位移，但无法在竖直方向相对位移，所述的两第一油缸1作用于第一物件M的两端，用于实现第一物件M沿竖直方向的位移，同时带动第二物件N沿竖直方向的位移，所述第二油缸2用于带动第二物件N在水平方向的摆动，从而实现对盲区破碎装置O控制端O1的活动轨迹的控制，最终控制盲区破碎装置O工作端O2的活动轨迹。

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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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应理解为必须针对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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。