土壓平衡盾構(gòu)機液壓推進系統(tǒng)設(shè)計研究.pdf

1、隨著盾構(gòu)施工技術(shù)在我國重大工程建設(shè)中的普及，盾構(gòu)機的地質(zhì)適應(yīng)能力受到了越來越多的關(guān)注。目前，大多數(shù)盾構(gòu)機的液壓推進系統(tǒng)僅提供一種控制模式，控制方法單一。為了克服這種情況，實現(xiàn)一臺盾構(gòu)機在一條具有幾種土層土質(zhì)的隧道中連續(xù)挖掘，本文將比例溢流閥和調(diào)速閥相結(jié)合的壓力流量復(fù)合控制方案與減壓閥和比例變量泵相配合的減壓閥控制方案整合到一套推進系統(tǒng)中，設(shè)計出一種具有兩種控制模式的盾構(gòu)液壓推進系統(tǒng)。針對其中的比例減壓閥控制模式，運用AMESim軟件進行

2、了開環(huán)控制仿真、閉環(huán)控制仿真、多缸運動控制仿真及推進控制算法設(shè)計研究，最后制造了一臺Φ1.8 m縮尺盾構(gòu)機，在盾構(gòu)掘進試驗臺上進行了模擬掘進試驗。試驗結(jié)果表明：比例減壓閥控制模式下，該縮尺盾構(gòu)機進行調(diào)速時，速度超調(diào)量約為12.5％，壓力波動不大于0.5 MPa；在進行壓力調(diào)節(jié)時，速度波動小于0.3 mm/min，壓力超調(diào)量不大于15%。論文的主要研究工作包括：
　　第一章首先介紹了盾構(gòu)機的組成、分類及盾構(gòu)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展概況，然后

3、分析了盾構(gòu)推進系統(tǒng)的工作原理、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及我國在盾構(gòu)推進系統(tǒng)研究中存在的問題。最后闡述了課題研究的意義和目的，歸納了文章的各部分內(nèi)容及聯(lián)系。第二章從盾構(gòu)機的動力學分析入手，推導(dǎo)了推進阻力的計算公式，進行了推進油缸的選型和分區(qū)設(shè)計；然后依據(jù)管片受力最均勻原則，對各分區(qū)推進油缸數(shù)量進行了優(yōu)化設(shè)計，為后文推進系統(tǒng)的設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。第三章進行了盾構(gòu)液壓推進系統(tǒng)設(shè)計，主要包括推進系統(tǒng)電液控制關(guān)鍵技術(shù)研究、液壓推進系統(tǒng)原理設(shè)計以及液壓元器件

4、的選型和校核等三部分內(nèi)容。第四章首先構(gòu)建了比例變量泵、比例減壓閥和液壓缸及負載的AMESim模型，然后對推進系統(tǒng)的比例減壓閥模式進行了AMESim建模仿真，分析了其在開環(huán)、閉環(huán)和多缸協(xié)調(diào)運動控制下的壓力流量變化情況。第五章針對推進系統(tǒng)的比例減壓閥控制模式，設(shè)計了模糊PID控制算法對推進速度和壓力分別進行精確控制，并在AMESim與MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真界面上進行了聯(lián)合仿真分析。最后制造了Φ1.8 m縮尺盾構(gòu)機，并在盾構(gòu)掘