TBM推进液压缸动态特性分析与结构参数优化

发布时间：2017-10-21 04:32

  本文关键词：TBM推进液压缸动态特性分析与结构参数优化

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【摘要】：全断面硬岩掘进装备(TBM)是应用于硬岩地质的大型隧道施工设备,在破岩掘进过程中强振动问题十分突出。强基础振动对TBM推进液压缸的动态特性有重大影响。且目前TBM推进液压缸的选型和设计均依靠理论压力和流量要求,未考虑基础振动带来的影响。为探索基础振动对推进液压缸动态特性的影响规律,改善液压缸动态特性,提高TBM推进性能,完善液压缸选型和设计理论,本文开展的主要工作如下： 1.基于环形缝隙流理论建立了有无基础振动下液压缸动态特性数学模型,并实验验证了模型的正确性。 2.对比分析了有无基础振动下液压缸动态特性的差异,得到了不同轴向基础振动参数下液压缸动态特性的变化规律。以压力波动幅值为无基础振动时压力的10%为失效临界值,确定了液压缸正常工作允许的振动幅值-频率组合范围,并提出了轴向基础振动下液压缸的选型准则及流程。 3.单因素分析了轴向基础振动下液压缸动态特性随活塞直径、腔体长度、活塞宽度和缝隙高度的变化规律,并以压力波动幅值、最大油液内泄漏和活塞杆工作安全系数为响应值,对液压缸进行了结构参数的响应曲面法优化研究,确定了多个响应值同时满足工程实际要求的液压缸最佳结构参数组合,优化后的液压缸正常工作允许的振动幅值-频率组合范围拓宽了45%,并提出了轴向基础振动下液压缸的优化设计流程。
【关键词】：基础振动 非对称液压缸 动态数学模型 结构参数 响应曲面法
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 课题来源10
• 1.3 液压缸动态特性的国内外研究现状10-13
• 1.3.1 国内液压缸动态特性研究现状10-12
• 1.3.2 国外液压缸动态特性研究现状12-13
• 1.4 主要研究内容和研究思路13-15
• 2 推进液压缸动态数学模型15-32
• 2.1 环形缝隙流流动特性分析15-20
• 2.1.1 平行平板间隙流15-18
• 2.1.2 同心圆柱环形间隙流18-19
• 2.1.3 偏心圆柱环形间隙流19-20
• 2.2 无基础振动时液压缸动态数学模型20-25
• 2.2.1 液压缸流量连续性方程21-23
• 2.2.2 活塞-负载力平衡方程23
• 2.2.3 无基础振动液压缸动态特性simulink仿真方框图建立23-25
• 2.3 轴向基础振动下液压缸动态数学模型25-28
• 2.3.1 液压缸流量连续性方程26-27
• 2.3.2 活塞-负载力平衡方程27
• 2.3.3 轴向振动时液压缸动态特性simulink仿真方框图建立27-28
• 2.4 横向振动时液压缸动态数学模型28-31
• 2.4.1 液压缸流量连续性方程29-30
• 2.4.2 活塞-负载力平衡方程30-31
• 2.4.3 横向振动时液压缸动态特性Simulink仿真方框图建立31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 基础振动下推进液压缸动态特性仿真研究32-43
• 3.1 系统动态特性评价指标分析32
• 3.2 基础振动对液压缸动态特性影响仿真分析32-37
• 3.2.1 有无基础振动下液压缸动态特性对比仿真分析33-37
• 3.3 基础振动参数对液压缸动态特性影响分析37-41
• 3.3.1 振动幅值对液压缸动态特性影响分析37-39
• 3.3.2 振动频率对液压缸动态特性影响分析39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 4 推进液压缸动态特性结构参数影响分析与优化43-59
• 4.1 活塞直径对液压缸动态特性影响分析43-46
• 4.2 腔体长度对液压缸动态特性影响分析46-48
• 4.3 活塞宽度对液压缸动态特性影响分析48-50
• 4.4 缝隙高度对液压缸动态影响分析50-51
• 4.5 结构参数的响应曲面法优化分析51-58
• 4.5.1 响应曲面实验设计52-54
• 4.5.2 实验结果分析54-56
• 4.5.3 参数优化与验证56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 液压缸动态特性实验研究59-67
• 5.1 实验方案59-60
• 5.2 实验平台搭建60-63
• 5.2.1 液压实验台液压回路60-62
• 5.2.2 轴向基础振动模拟62-63
• 5.3 动态特性参数采集与监测63-64
• 5.4 实验结果与分析64-66
• 5.5 本章小结66-67
• 6 结论与展望67-68
• 6.1 论文总结67
• 6.2 工作展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间主要的研究成果72-73
• 致谢73

【参考文献】

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本文编号：1071312