基于異形斷面盾構(gòu)刀盤的模擬試驗臺的設(shè)計與研究.pdf

1、盾構(gòu)掘進機是一種專門用于地下隧道工程開挖的大型高科技施工裝備。它具有開挖快、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟并有利于環(huán)境保護和降低勞動強度的優(yōu)點。傳統(tǒng)的盾構(gòu)主要是以圓形斷面為主，而隨著地下空間的不斷開發(fā)和利用，人們對隧道的功能提出了新的要求，隧道斷面的多樣化成為了盾構(gòu)未來的發(fā)展趨勢。采用傳統(tǒng)圓形盾構(gòu)加工異形斷面隧道時，往往會造成斷面利用率低、浪費空間等弊端。而采用異形斷面可減少開挖面積、減少回填土量，從而提高效率和空間利用率，使隧道施工技術(shù)更趨先進。為

2、此，設(shè)計與研發(fā)異形斷面盾構(gòu)結(jié)構(gòu)是當前各國迫切需要研究解決的重大問題。
　　本論文首先提出了一種新型的異形斷面盾構(gòu)刀盤結(jié)構(gòu)，并建立了刀盤挖掘截面的計算模型。考慮到現(xiàn)場試驗需付出較大的經(jīng)濟代價和承擔較高的安全風險，研制了模擬試驗系統(tǒng)，該試驗系統(tǒng)可用于模擬矩形、門洞型等復(fù)雜截面的挖掘。
　　接著，采用MATLAB軟件編程進行了試驗臺設(shè)計參數(shù)的確定，并對試驗臺主要零部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計校核。基于ANSYS Workbench軟件平臺，對

3、試驗臺機械結(jié)構(gòu)進行靜力分析，觀察主要零部件承載能力及應(yīng)力、變形分布情況，并進行結(jié)構(gòu)的改進。
　　詳細分析試驗臺的動作要求，確定了電液比例控制系統(tǒng)的方案，并設(shè)計液壓系統(tǒng)原理圖，查閱相關(guān)廠家產(chǎn)品樣本，選定合適的液壓元件型號。采用傳遞函數(shù)的建模方法，首先建立了三位四通不對稱比例方向閥控制不對稱缸動力機構(gòu)的數(shù)學模型，獲得了比例位置控制試驗臺的傳遞函數(shù)。接著論文采用MATLAB/Simulink軟件進行了液壓系統(tǒng)的性能分析，設(shè)計PID控制器