基于異形斷面盾構(gòu)刀盤的模擬試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)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(jì)并有利于環(huán)境保護(hù)和降低勞動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。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(duì)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(shì)。采用傳統(tǒng)圓形盾構(gòu)加工異形斷面隧道時(shí)，往往會(huì)造成斷面利用率低、浪費(fèi)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(jìn)。為

2、此，設(shè)計(jì)與研發(fā)異形斷面盾構(gòu)結(jié)構(gòu)是當(dāng)前各國(guó)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(jì)算模型。考慮到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需付出較大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和承擔(dān)較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，研制了模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，該試驗(yàn)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(jìn)行了試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，并對(duì)試驗(yàn)臺(tái)主要零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核。基于ANSYS Workbench軟件平臺(tái)，對(duì)

3、試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
　　詳細(xì)分析試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)作要求，確定了電液比例控制系統(tǒng)的方案，并設(shè)計(jì)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(hào)。采用傳遞函數(shù)的建模方法，首先建立了三位四通不對(duì)稱比例方向閥控制不對(duì)稱缸動(dòng)力機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，獲得了比例位置控制試驗(yàn)臺(tái)的傳遞函數(shù)。接著論文采用MATLAB/Simulink軟件進(jìn)行了液壓系統(tǒng)的性能分析，設(shè)計(jì)PID控制器