TBM推进液压系统的顺应性研究

发布时间：2017-09-14 03:24

  本文关键词：TBM推进液压系统的顺应性研究

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【摘要】：全断面岩石掘进机（Full Face Rock Tunnel Boring Machine，简称TBM）是一种专门用于开挖地下隧道工程的大型、复杂施工装备，它具有开挖速度快、施工安全性好、经济效益高、工程质量优、有利于环境保护和降低劳动强度等优点。掘进机技术体现了计算机、新材料、自动化、信息化、系统科学、管理科学等的综合和密集，反映了一个国家的综合国力和科技水平。 推进液压系统是TBM的关键子系统，是整个TBM施工行进的动力源。然而，TBM在极端地质环境下掘进施工时，推进液压系统可能会受到来自作业环境的重载荷、切削非均匀地层的变载荷，以及切削硬岩的强振动载荷，倘若这些载荷压力直接刚性传递给推进液压系统，不仅会破坏推进系统的机械结构，而且使液压系统产生巨大的压力跟流量的冲击，轻则损耗液压元件及其系统的寿命，重则整个液压系统瘫痪，造成一定程度的安全事故。因此，在突变载荷工况下研究推进液压系统的顺应性显得尤为重要，顺应性已经成为一个衡量TBM应对突变载荷能力的重要指标。 而本文在研究影响TBM推进液压系统顺应性因素上，发现推进系统的不同液压缸的分区设计、推进液压系统控制模式及推进液压系统中的液压元件的参数等对影响TBM推进系统的顺应性具有重大关系。因此，如何综合影响盾构推进系统顺应性的这些因素，并考虑到盾构推进系统的设计中去，对我国盾构的技术革新将是一伟大创举。 本论文首先概述国内外TBM的发展状况，以及其推进系统国内的研究现状，简要介绍本论文研究内容和研究意义；使用SolidWorks画出推进机构简图，并且根据液压缸的受力与力矩大小对推进系统进行分区设计，达到降低系统控制复杂度、提高系统载荷顺应能力。以调研参观兰渝铁路西秦岭隧道的TBM对其进行液压元件的计算选型，对液压缸的刚度、柔度进行计算与校核。然后对推进液压系统原理进行分析对比，采用压力流量复合控制效果更好，再使用AMESIM液压仿真软件，建立负载和推进系统的仿真模型，对液压系统采用常规PID控制和RBF神经网络PID控制，分析得到的压力流量曲线图，最后综述以上影响推进液压系统顺应性的因素，提出了顺应性的概念以及顺应性评价指标，，推导顺应性评价指标解析式，为指导新一代TBM设计研发提供了设计原则。
【关键词】：全断面岩石掘进机 推进液压系统 突变载荷 AMESIM仿真 顺应性
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符号说明8-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状综述11-15
• 1.2.1 盾构掘进机国外发展与研究现状11-12
• 1.2.2 盾构掘进机国内发展与研究现状12-13
• 1.2.3 载荷顺应性研究现状13-15
• 1.3 盾构推进系统控制技术15-19
• 1.3.1 推进系统液压缸分区设计研究现状15-16
• 1.3.2 推进液压系统控制策略研究现状16-19
• 1.4 本文的来源19
• 1.5 本文主要内容和意义19-21
• 1.5.1 本文研究的主要内容19
• 1.5.2 本文研究的意义19-21
• 第二章 TBM 推进系统分区及液压系统的设计21-45
• 2.1 TBM 推进系统机构简图21-22
• 2.2 推进系统液压缸分区设计22-25
• 2.3 推进机构的液压系统设计25-29
• 2.3.1 压力流量复合控制26-27
• 2.3.2 推进液压系统原理图27-29
• 2.4 推进液压系统主要元件的选型设计29-40
• 2.4.1 液压缸的计算与校核30-33
• 2.4.2 液压泵和电动机的计算与选型33-35
• 2.4.3 控制元件的选型35-38
• 2.4.4 液压辅助元件的计算与选型38-40
• 2.5 推进液压缸速度校核与刚度校核40-43
• 2.6 本章小结43-45
• 第三章 TBM 推进液压系统的顺应性分析45-50
• 3.1 TBM 顺应性定义及评价指标45-46
• 3.2 顺应性影响因素分析46-49
• 3.2.1 油液体积弹性模量的影响46-47
• 3.2.2 蓄能器容积影响47
• 3.2.3 比例溢流阀阀口通径影响47-48
• 3.2.4 安全阀的影响48-49
• 3.3 新型推进液压系统设计流程49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 TBM 推进液压系统的仿真分析50-70
• 4.1 推进液压系统仿真模型建立50-57
• 4.1.1 比例调速阀模型50-52
• 4.1.2 比例溢流阀模型52-54
• 4.1.3 液压缸及负载模型54-56
• 4.1.4 其他阀的模型选择与主要参数设定56-57
• 4.2 推进液压系统仿真模型57
• 4.3 推进液压系统常规 PID 控制仿真分析57-60
• 4.4 推进液压系统 RBF 神经网络自整定 PID 控制仿真分析60-66
• 4.5 推进系统姿态调整控制仿真66-69
• 4.5.1 不同步控制的速度推进仿真66-68
• 4.5.2 同步控制的速度推进仿真68-69
• 4.6 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-71
• 5.1 回顾总结70
• 5.2 工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 个人简历 在读期间发表的学术论文75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：847589