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申请/专利权人：中铁工程装备集团有限公司;山东大学

摘要：本发明公开了一种可折展的自适应撑紧力的TBM撑靴系统，包括扇形撑靴主体，所述扇形撑靴主体两侧设有二级撑靴体，所述二级撑靴体与三级撑靴体连接，所述扇形撑靴主体通过第一组单出杆液压缸与二级撑靴体连接，所述扇形撑靴主体通过第二组单出杆液压缸与三级撑靴体连接。本发明的有益效果包括：具备二级展开模式与三级展开模式，可根据外界围岩状况与掘进参数调整二级与三级展开机构的工作状态，改变撑靴与围岩的接触面积，有效避免局部应力过大引起的围岩破坏；还可以根据围岩状况与掘进参数自适应调节撑紧压力避免撑靴打滑，同时防止围岩破坏。

主权项：1.一种可折展的自适应撑紧力的TBM撑靴系统，其特征在于，包括扇形撑靴主体，所述扇形撑靴主体周向方向的两端均设有二级撑靴体，所述二级撑靴体背离扇形撑靴主体的一端设置有三级撑靴体，所述扇形撑靴主体通过第一组单出杆液压缸与二级撑靴体铰接，所述扇形撑靴主体通过第二组单出杆液压缸与三级撑靴体铰接；所述第一组单出杆液压缸通过第一组单向阀与第一组换向阀连接，所述第一组换向阀分别与油箱和第一组比例减压阀连接，所述第一组比例减压阀与蓄能器五连接，所述蓄能器五通过第一换向阀与油源连接；所述第二组单出杆液压缸通过第二组单向阀与第二组换向阀连接，所述第二组换向阀分别与油箱和第二组比例减压阀连接，所述第二组比例减压阀与蓄能器五连接，所述蓄能器五通过第一换向阀与油源连接；所述第一组单出杆液压缸与第一组蓄能器、第一组位移传感器、第一组压力传感器连接，第二组单出杆液压缸与第二组蓄能器、第二组位移传感器、第二组压力传感器连接；所述第一组单出杆液压缸包括单出杆液压缸一、单出杆液压缸二，第二组单出杆液压缸包括单出杆液压缸三、单出杆液压缸四、单出杆液压缸五和单出杆液压缸六；所述第一组换向阀分别为三位四通电磁换向阀一和三位四通电磁换向阀二，所述第二组换向阀分别为三位四通电磁换向阀三和三位四通电磁换向阀四；所述第一组单向阀分别为液控单向阀一、液控单向阀二、液控单向阀三和液控单向阀四，所述第二组单向阀分别为液控单向阀五、液控单向阀六、液控单向阀七和液控单向阀八；所述第一组比例减压阀包括比例减压阀一和比例减压阀二，所述第二组比例减压阀包括比例减压阀三和比例减压阀四；第一组压力传感器包括压力传感器一与压力传感器二，第二组压力传感器包括压力传感器三与压力传感器四，所述第一组蓄能器包括蓄能器一和蓄能器二，所述第二组蓄能器包括蓄能器三和蓄能器四；系统液压回路为：油箱分别与三位四通电磁换向阀一、三位四通电磁换向阀二、三位四通电磁换向阀三和三位四通电磁换向阀四相连；油源通过第一换向阀分别与压力传感器五、蓄能器五、比例减压阀一、比例减压阀二、比例减压阀三、比例减压阀四相连连接；比例减压阀一通过三位四通电磁换向阀一分别与液控单向阀一、液控单向阀二连接，所述液控单向阀一与液控单向阀二分别连接单出杆液压缸一，单出杆液压缸一分别与压力传感器一、蓄能器一和位移传感器一连接；比例减压阀二通过三位四通电磁换向阀二的分别与液控单向阀三、液控单向阀四连接，所述液控单向阀三与液控单向阀四分别连接单出杆液压缸二，单出杆液压缸二分别与压力传感器二、蓄能器二和位移传感器二连接；比例减压阀三通过三位四通电磁换向阀三分别与液控单向阀五、液控单向阀六连接，所述液控单向阀五与液控单向阀六分别连接单出杆液压缸三、单出杆液压缸四，单出杆液压缸三、单出杆液压缸四均与压力传感器三、蓄能器三连接，单出杆液压缸三和位移传感器三连接，单出杆液压缸四与位移传感器四连接；比例减压阀四通过三位四通电磁换向阀四分别与液控单向阀七、液控单向阀八连接，所述液控单向阀七和液控单向阀八分别连接单出杆液压缸五和单出杆液压缸六，单出杆液压缸五和单出杆液压缸六均与压力传感器四、蓄能器四连接，单出杆液压缸五与位移传感器五连接，单出杆液压缸六与位移传感器六连接；撑靴机构部分展开过程：三位四通电磁换向阀四和三位四通电磁换向阀三处于中位，三位四通电磁换向阀二和三位四通电磁换向阀一处于右位，第一换向阀处于右位，蓄能器五内的高压油分别流入比例减压阀二和比例减压阀一，液压油经比例减压阀二的调节后流入三位四通电磁换向阀二，液压油经三位四通电磁换向阀二后分别流入液控单向阀三和液控单向阀四，液控单向阀四处于双向导通状态，液压油经液控单向阀三后分别流入蓄能器二和单出杆液压缸二的无杆腔，单出杆液压缸二做伸出运动，单出杆液压缸二的有杆腔内的液压油流入液控单向阀四，液压油经液控单向阀四后由三位四通电磁换向阀二流回油箱；液压油经比例减压阀一的调节后流入三位四通电磁换向阀一，液压油经三位四通电磁换向阀一后分别流入液控单向阀一和液控单向阀二，液控单向阀二处于双向导通状态，液压油经液控单向阀一后分别流入单出杆液压缸一的无杆腔和蓄能器一，单出杆液压缸一做伸出运动，单出杆液压缸一的有杆腔内的液压油流入液控单向阀二，液压油经液控单向阀二后由三位四通电磁换向阀一流回油箱；单出杆液压缸二和单出杆液压缸一的运动带动二级撑靴体做展开运动；当位移传感器二和位移传感器一检测二级撑靴体与岩壁发生紧密接触，三位四通电磁换向阀二和三位四通电磁换向阀一转换至中位，单出杆液压缸二和单出杆液压缸一的有杆腔与无杆腔均处于断开状态，单出杆液压缸一和单出杆液压缸二处于静态自锁，蓄能器一与蓄能器二分别为单出杆液压缸一和单出杆液压缸二提供高压油用于二级撑靴体撑紧岩壁，根据外界负载的变化和压力传感器二与压力传感器一的压力信号自适应调整蓄能器二与蓄能器一的压力；撑靴机构完全展开时，蓄能器四、蓄能器三、蓄能器二与蓄能器一为单出杆液压缸五、单出杆液压缸六、单出杆液压缸三、单出杆液压缸四、单出杆液压缸二和单出杆液压缸一提供高压油用于二级撑靴体和三级撑靴体撑紧岩壁；撑靴机构撑紧力自适应调节过程为：根据压力传感器五的压力信号，判断蓄能器五的压力是否低于预设值，当蓄能器五的压力低于预设值时，通过调节第一换向阀，油源为蓄能器五补充高压油，当外界负载大于第一组单出杆液压缸和第二组单出杆液压缸的支撑力时，蓄能器五为其对应的蓄能器一、蓄能器二、蓄能器三和蓄能器四补充液压油，当外界负载大于第一组单出杆液压缸的支撑力时，蓄能器五为其对应的蓄能器一、蓄能器二补充液压油，当外界负载大于第二组单出杆液压缸的支撑力时，蓄能器五为其对应的蓄能器三、蓄能器四补充液压油；撑靴机构撑紧力自适应调节过程为：根据压力传感器五的压力信号，判断蓄能器五的压力是否低于预设值，当蓄能器五的压力低于预设值时，通过调节第一换向阀，油源为蓄能器五补充高压油，当外界负载大于第一组单出杆液压缸和第二组单出杆液压缸的支撑力时，蓄能器五为其对应的蓄能器一、蓄能器二、蓄能器三和蓄能器四补充液压油，当外界负载大于第一组单出杆液压缸的支撑力时，蓄能器五为其对应的蓄能器一、蓄能器二补充液压油，当外界负载大于第二组单出杆液压缸的支撑力时，蓄能器五为其对应的蓄能器三、蓄能器四补充液压油。

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