盾構(gòu)刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng)及其功率自適應(yīng)控制方法研究.pdf

1、盾構(gòu)機是集機械、電氣、液壓、測量、控制等多學科技術(shù)于一體、專用于地下隧道工程開挖的技術(shù)密集型重大工程裝備。它需要針對不同地層地質(zhì)要求進行設(shè)計制造，而且實際挖掘過程中會有不可預見因素的影響，所以有必要搭建盾構(gòu)模擬試驗平臺，用來模擬不同類型的盾構(gòu)機在不同地層中的掘進過程，開展盾構(gòu)機在典型地質(zhì)條件下的控制策略、設(shè)計理論及計算方法的研究。 土壓平衡盾構(gòu)代表當今世界盾構(gòu)技術(shù)的先進水平，對它的研究將有利于提高我國盾構(gòu)機的設(shè)計制造水平，擴大盾

2、構(gòu)機的國產(chǎn)率。刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng)作為模擬盾構(gòu)的一個重要組成部分，對其進行理論研究將有助于提高盾構(gòu)機的整體控制水平。 論文以盾構(gòu)模擬試驗平臺刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng)為研究對象，對采用了電液比例技術(shù)的系統(tǒng)進行了原理設(shè)計、液壓閥塊設(shè)計和系統(tǒng)集成設(shè)計。對試驗結(jié)果進行了總結(jié)，分析了不同地層對刀盤扭矩和轉(zhuǎn)速的影響。采用AMESim仿真技術(shù)，對液壓系統(tǒng)進行了刀盤轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性和負載適應(yīng)特性的仿真分析。利用統(tǒng)計分類方法對地層狀況進行劃分，并對刀盤前方土層進

3、行預報，查詢專家經(jīng)驗以輸出適應(yīng)地層的控制參數(shù)，可以實現(xiàn)刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng)的功率自適應(yīng)控制。本文的研究成果為實際盾構(gòu)機的設(shè)計制造提供了相關(guān)參考依據(jù)。 本文的主要研究工作內(nèi)容如下： 第一章，綜述了國內(nèi)外盾構(gòu)技術(shù)和盾構(gòu)掘進機的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀，分析了電液比例控制技術(shù)在盾構(gòu)掘進機中的應(yīng)用情況，介紹了盾構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)的概況。最后提出了本課題的研究意義以及論文的研究內(nèi)容。 第二章，提出了適用于復雜工況的模擬盾構(gòu)刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng)設(shè)

4、計方案，分析了系統(tǒng)各控制功能模塊的實現(xiàn)，并進行了該系統(tǒng)液壓元件主要參數(shù)的計算與選型，閥塊與泵站的集成設(shè)計與加工。 第三章，介紹了模擬盾構(gòu)試驗平臺的試驗條件，分析了試驗中盾構(gòu)掘進歷經(jīng)三種土層過程中刀盤扭矩的變化規(guī)律以及了刀盤轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)特性。參照刀盤驅(qū)動液壓系統(tǒng)物理模型，使用AMESim軟件搭建了仿真模型并確定了參數(shù)，仿真結(jié)果表明系統(tǒng)具有較好的調(diào)速特性以及負載適應(yīng)性。 第四章，針對所設(shè)計的液壓系統(tǒng)提出了一種基于地層識別的刀盤