盾构碎石机液压系统仿真建模与分析

发布时间：2020-03-20 01:12

【摘要】：当盾构机进行掘进工作时,经刀盘切削后会产生较多的大块孤石,为防止其进入泥水管路系统而引起故障,利用设置在泥水管路系统进口处的鄂式碎石机对其进行破碎。当碎石机进行破碎工作时,盾头部位会产生较大的振动现象,该现象主要来自于鄂式碎石机对大块孤石的二次破碎。当盾头部位的振动越剧烈时,碎石机鄂板与液压油缸铰接处的疲劳损伤就越严重,因而盾构机的掘进效率与寿命受到较大的影响。针对该问题,本文采用液压系统结构参数优化与自整定算法补偿控制相结合的方法,有效的抑制了碎石机鄂板与液压油缸铰接处在起步阶段和碎石阶段的振动与冲击现象。本文主要研究内容具体如下:(1)首先详细介绍了碎石机液压系统的工作原理,基于液压仿真软件AMESim,搭建了碎石机液压系统的仿真模型。依据液压元件的实际结构尺寸,对液压系统模型的尺寸进行了设置,通过模型运行反映了碎石机的工作情况。(2)基于三维建模软件SolidWorks,对碎石机的实体结构进行了建模与装配;将三维模型导入至动力学仿真与分析软件Adams,以AMESim软件仿真所得油缸的速度作为驱动,并设置了与实际相符的材料属性、密度、约束、负载等,对碎石机鄂板与液压油缸的铰接处进行了动力学仿真与受力分析。(3)基于动态特性分析,以油缸的加速度作为振动与冲击大小的评判标准,寻找在起步阶段影响碎石机动态特性较大的敏感结构参数。然后利用多因素正交试验法,对敏感结构参数在系统起步时的影响程度进行了分析,并得到了最佳敏感结构参数组合。(4)根据自整定控制原理,结合本文实际应用背景,搭建了自整定模糊PID控制器。基于联合仿真技术,创建了碎石机液压系统的AMESim-Simulink联合仿真模型,对起步阶段与碎石阶段进行了联合仿真。通过对比仿真结果,分析了有无自整定模糊PID控制器对碎石机动态特性控制补偿作用的影响。(5)设计了碎石机的样机实验方案,用以验证结构参数优化与控制补偿算法对碎石机振动与冲击的实际抑制作用。
【图文】：

主要作用是破碎气垫舱内的大块孤石和泥团，阻止其进入泥浆循环系统损坏相应的部件，，逡逑确保泥水盾构机环流系统的通畅，因此碎石机的正常运作是泥水盾构机正常掘进的保证逡逑其结构如图１．２所示，碎石机主要由液压油缸、转动销、中心板和鄂板组件等构成，逡逑其工作原理是通过两侧液压油缸的伸缩来推动鄂板组件绕转动销旋转，对大块孤石和泥逡逑团进行劈裂、折断或挤压破碎等动作［１１］。逡逑２逡逑

．恒功率变量泵是指无论载荷大小怎样改变，其出口功率一直维持恒定不变，即功率逡逑Ｐ为压力；７与流量９的乘积一直不变［３５］。在精确的变量泵恒功率控制系统中，压力ｐ与逡逑流量＾的关系是当压力；？增大时，流量＾随着压力；７的增大呈双曲线规律减小，其特征逡逑曲线如图２．２中的曲线ｇ。所示。要得到这种氋精确的恒功率控制是不容易的，在大多场逡逑一
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.39

【参考文献】

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本文编号：2591007