TBM比例调速阀动态特性及结构优化研究

发布时间：2017-05-07 06:08

  本文关键词：TBM比例调速阀动态特性及结构优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硬岩掘进机(TBM)是实现隧道掘进作业机械化、自动化的重大技术装备,液压技术在其上得到广泛应用。比例调速阀是调节TBM推进速度的重要液压元件,为保证掘进过程的安全和工效,要求比例调速阀具有良好的动态性能。而破岩掘进过程中的强振动会影响其正常工作性能。因此,须对振动环境下的比例调速阀动态特性及其性能失效进行深入研究。 分析了比例调速阀的工作原理和结构特点,考虑外界振动对阀芯位移的影响,采用强迫振动理论和键合图理论相结合的方法建立了TBM比例调速阀的动态数学模型。 利用AMEsim仿真平台,建立了基础振动下比例调速阀的HCD模型。仿真研究了有无基础振动下比例调速阀的动态特性,主要分析了基础振动参数和比例调速阀结构参数对流量波动特性的影响规律,以10%的流量偏差值为评定标准,确定了比例调速阀的正常工作区域,提出了TBM的比例调速阀的选型流程。 针对TBM的比例调速阀的工作性能失效问题,采用综合评分法对TBM比例调速阀结构参数进行优化。确定了流量综合特性的评定标准,采用单因素法分析比例调速阀结构参数对流量综合特性的影响,运用多指标正交试验得到结构参数的主次顺序和最优组合,优化后的稳定工作区域比优化前扩大了71.4%。 对比例调速进行了流量调节实验和阶跃载荷下流量特性试验,验证了仿真模型的正确性；同时对比例调速阀进行基础振动等效模拟试验,实验与仿真的流量波动幅值最大偏差约为6.5%,验证了强迫振动理论用于分析基础振动对比例调速阀流量特性影响的有效性。图46幅,表6个,参考文献68篇
【关键词】：TBM比例调速阀 基础振动 动态数学模型 综合评分法 结构优化
【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】：TU621;TH137.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题来源10
• 1.2 研究背景及意义10-11
• 1.3 比例调速阀的研究现状11-16
• 1.3.1 比例调速阀的概述11-13
• 1.3.2 比例调速阀动态特性的研究现状13-14
• 1.3.3 比例调速阀结构优化的研究现状14-16
• 1.4 论文技术路线及研究内容16-18
• 2 比例调速阀动态数学模型的建立18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 调速阀工作原理18-20
• 2.3 比例调速阀动态数学模型20-26
• 2.3.1 受迫振动理论20-21
• 2.3.2 键合图方法21-22
• 2.3.3 比例调速阀的键合图模型22-23
• 2.3.4 动态方程的生成23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 比例调速阀动态特性仿真分析27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 AMEsim软件简介27
• 3.3 基础振动下比例调速阀仿真模型的建立27-29
• 3.4 无基础振动下比例调速阀动态特性分析29-33
• 3.4.1 负载阶跃响应分析29-33
• 3.4.2 流量调节性能分析33
• 3.5 基础振动下比例调速阀动态特性分析33-36
• 3.5.1 有无基础振动下比例调速阀响应对比分析34-35
• 3.5.2 基础振动幅值对流量波动特性的影响35
• 3.5.3 基础振动频率对流量波动特性的影响35-36
• 3.6 比例调速阀结构参数对流量波动特性的影响36-39
• 3.6.1 节流阀弹簧刚度对流量波动的影响36-37
• 3.6.2 阻尼孔对流量波动的影响37-38
• 3.6.3 节流阀芯质量对流量波动的影响38-39
• 3.7 基础振动下TBM比例调速阀选型分析39-41
• 3.8 本章小结41-43
• 4 基于综合评分法的比例调速阀结构参数优化43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 综合评分法简介43-44
• 4.3 流量综合特性指标的确定44-46
• 4.3.1 流量特性指标的选取44-45
• 4.3.2 流量综合指标确定45-46
• 4.4 结构参数对流量综合特性的影响46-48
• 4.4.1 阻尼孔径d_a对流量综合特性的影响46
• 4.4.2 阻尼孔径d_b对流量综合特性的影响46-47
• 4.4.3 节流阀弹簧刚度k_2对流量综合特性的影响47-48
• 4.4.4 节流阀芯质量m_2对流量综合特性的影响48
• 4.5 多指标正交试验设计及结果分析48-51
• 4.5.1 试验安排48-50
• 4.5.2 结果分析50-51
• 4.6 优化前后稳定工作域对比51-53
• 4.7 本章小结53-54
• 5 比例调速阀的实验研究54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 实验目的及方案54-55
• 5.3 实验系统及测试55-58
• 5.3.1 比例调速阀实验测试原理55-56
• 5.3.2 实验台架系统56-58
• 5.4 实验结果及分析58-61
• 5.4.1 比例调速阀流量调节实验58-59
• 5.4.2 阶跃载荷下比例调速阀流量特性实验59-60
• 5.4.3 基础振动等效模拟实验60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 总结与展望62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-69
• 攻读学位期间主要的研究成果69-70
• 致谢70

【参考文献】

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本文编号：349303