盾構(gòu)刀盤回轉(zhuǎn)驅(qū)動液壓系統(tǒng)建模與仿真研究
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- 摘要
集機械、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)機以其高效、快速、優(yōu)質(zhì)、安全等特點成為了全球范圍應(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，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)機驅(qū)動方式的發(fā)展趨勢。論文從盾構(gòu)機刀盤驅(qū)動的實際工況出
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，對變頻電機驅(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)成情況及計算方法。重點研究了盾構(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
切削實驗和盾構(gòu)實際現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)相結(jié)合，驗證和分析了盾構(gòu)掘進(jìn)
過程中負(fù)載的隨機性和沖擊的產(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，針對盾構(gòu)的負(fù)載特點設(shè)計了一種基于負(fù)載變
化的變量泵一變量馬達(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)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A州 [ESim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)可以能夠很好地吸收負(fù)載
沖擊，有效避免溢流損失，并回收部分沖擊能量，具有較好的節(jié)能性
多中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要
和可靠性。
關(guān)鍵詞:盾構(gòu)掘進(jìn)機;刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng);AMESim仿真;負(fù)載沖擊;
蓄能器中南大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACT ...
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