盾構(gòu)刀盤回轉(zhuǎn)驅(qū)動液壓系統(tǒng)建模與仿真研究.pdf

1、集機(jī)械、電氣、信息、測量、液壓與控制等多學(xué)科技術(shù)為一體的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)以其高效、快速、優(yōu)質(zhì)、安全等特點(diǎn)成為了全球范圍應(yīng)用最為廣泛的大型地下隧道掘進(jìn)工程裝備,其刀盤驅(qū)動系統(tǒng)具有大慣性、大功率和變負(fù)載的特點(diǎn),而近來迅速發(fā)展起來的電液控制技術(shù)在繼承了原有液壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上與電子技術(shù)緊密結(jié)合于一體,成為盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動方式的發(fā)展趨勢。論文從盾構(gòu)機(jī)刀盤驅(qū)動的實(shí)際工況出發(fā),針對盾構(gòu)掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的負(fù)載突變沖擊乃至刀盤卡死等現(xiàn)象,分析了現(xiàn)有盾構(gòu)刀盤驅(qū)動方式所

2、存在的問題,探討了一種具有更高可靠性和節(jié)能性的盾構(gòu)刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng),重點(diǎn)研究了系統(tǒng)的動態(tài)特性及其沖擊適應(yīng)性,主文主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.介紹了國內(nèi)外盾構(gòu)施工技術(shù)和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。分析了盾構(gòu)刀盤的現(xiàn)有驅(qū)動方式的特點(diǎn),對變頻電機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動兩種方式進(jìn)行了對比。
　　 2.從負(fù)載的角度論述了盾構(gòu)刀盤切削作用對象巖土的基本特性,分析了盾構(gòu)刀盤上主要刀具的切削物理現(xiàn)象以及切削力模型,論述了盾構(gòu)扭矩的構(gòu)成情況

3、及計(jì)算方法。重點(diǎn)研究了盾構(gòu)刀盤在切削過程中負(fù)載沖擊和刀盤卡死產(chǎn)生的原因以及沖擊帶來的影響。通過盾構(gòu)刀具切削實(shí)驗(yàn)和盾構(gòu)實(shí)際現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)相結(jié)合,驗(yàn)證和分析了盾構(gòu)掘進(jìn)過程中負(fù)載的隨機(jī)性和沖擊的產(chǎn)生原因。
　　 3.分析了盾構(gòu)刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式,研究了現(xiàn)有盾構(gòu)刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),針對盾構(gòu)的負(fù)載特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于負(fù)載變化的變量泵-變量馬達(dá)容積控制驅(qū)動回路,并采用比例閥控蓄能器來控制負(fù)載的動態(tài)沖擊。
　　 4.建立了盾構(gòu)

4、刀盤液壓驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,從系統(tǒng)動態(tài)特性入手研究了刀盤在劇烈負(fù)載沖擊下液壓系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)對系統(tǒng)本身的影響,揭示了液壓沖擊的物理現(xiàn)象以及峰值的計(jì)算方法,在蓄能器模型的基礎(chǔ)上分析了其吸收壓力沖擊時(shí)的動態(tài)特性。
　　 5.在已建立的數(shù)學(xué)模型的理論基礎(chǔ)上,利用AMESim圖形化仿真軟件建立了盾構(gòu)刀盤液壓驅(qū)動系統(tǒng)仿真模型,對所構(gòu)建系統(tǒng)的動態(tài)特性以及對沖擊的適應(yīng)性進(jìn)行了仿真研究。研究結(jié)果表明,采用比例閥控蓄能器的盾構(gòu)刀盤回轉(zhuǎn)驅(qū)動液壓系統(tǒng)可