土压平衡式盾构电液控制系统集成技术及其应用

论文题目: 土压平衡式盾构电液控制系统集成技术及其应用

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 庄欠伟

导师: 龚国芳

关键词: 土压平衡式盾构机,比例压力流量复合控制,分区控制,负载敏感控制,系统仿真,刀盘驱动液压系统

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 盾构掘进机(简称盾构)是一种集机、电、液、传感、信息等技术于一体的隧道掘进专用工程机械。盾构的动力传递及控制系统具有传递功率大、负载多变、运动复杂、控制精度和可靠性要求高、安装空间小和环境恶劣等特点。电液控制系统固有的特点恰恰能够满足盾构的这种需求。近年迅速发展的电液控制技术综合利用了电子技术在信号检测、放大、处理和传输方面的优势与液压在功率转换放大和执行上的优势,成了盾构动力传递和控制不可替代的方式。本论文主要对盾构机的推进及刀盘驱动电液控制系统进行了设计和仿真研究,并进行了现场施工验证。 论文主要研究内容如下: 1、根据盾构机施工要求,推进液压系统采用电液比例控制技术控制推进液压缸的速度及压力,并在此基础上提出了比例压力流量控制策略;指出推进液压缸控制应采用分区控制技术,并给出了推进液压缸分区原则。 2、针对盾构施工现场不易散热的工况,推进液压系统采用了负载敏感节能控制技术和插装阀集成技术,减少液压系统发热,提高系统效率。系统液压缸回退仿真证明采用插装阀技术可以减小液压缸回退时液压油沿程压力损失。 3、应用美国PTC公司的三维参数化设计软件Pro—Engineer,进行推进控制阀块测试试验台设计,增加了直观性,便于检测阀块流道是否干涉,方便试验台元件整体布局;利用其二维平面图导出功能,提高了设计效率。 4、应用法国Imagine公司的基于键合图的液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件—AMESim,建立推进液压系统及负载模型,并对其进行仿真分析,仿真证明推进液压系统采用比例压力流量复合控制可以进行压力控制并可以减小由其引起的速度波动,提高系统控制精度。 5、由于地质的不同,刀盘液压系统驱动压力相差比较大,而在某一地段掘进时其驱动压力变化又不大,因此刀盘液压驱动系统采用比例控制技术和恒功率控制技术相结合的控制方式。现场施工证明这种控制方式可以很好的应用于盾构机刀盘液压驱动系统。 6、刀盘液压驱动系统采用大排量泵和小排量泵组合,而非目前国际常用的大排量泵,在系统集成上实现了刀盘驱动单个液压泵故障情况下的系统重组技术。各泵及其控制系统相对独立,可以实现不同的组合,互为备用,提高了系统的可靠性。 最后对全文所做的研究结果进行了简要总结,并对今后的工作进行了展望。

论文目录:

摘要

Abstract

目录

第1章 概述

1.1 盾构机介绍

1.1.1 盾构施工法的优点

1.1.2 盾构的分类

1.1.3 EPBMs的工作原理及基本构造

1.1.4 盾构机发展趋势

1.2 盾构机研究现状

1.2.1 国外盾构机研究状况

1.2.2 国内推盾构机研究状况

1.3 电液比例技术简介

1.3.1 电液比例控制系统特点

1.3.2 比例技术发展趋势

1.3.3 电液比例技术在盾构机上的应用

1.4 课题研究意义和研究内容

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

1.5 本章小结

第2章 盾构推进液压系统设计

2.1 推进控制方案设计

2.1.1 推进液压系统制策略

2.1.2 推进液压系统的控制原理

2.2 推进系统机构设计

2.2.1 推进液压缸分区的确定

2.2.2 推进油缸的安装设计

2.3 推进液压系统控制设计

2.3.1 电液比例控制系统设计

2.3.2 液压系统的节能设计

2.4 液压推进系统的计算和选型

2.4.1 系统参数要求

2.4.2 系统主要参数确定

2.5 推进系统阀块试验台设计

2.5.1 设计要求

2.5.2 原理图设计

2.5.3 设计计算

2.6 本章小结

第3章 推进液压系统比例压力流量复合控制仿真

3.1 软件介绍

3.2 模型建立

3.2.1 推进负载计算

3.2.2 液压缸及负载模型

3.2.3 比例溢流阀模型

3.2.4 调速阀模型直径

3.3 推进开环控制仿真

3.3.1 推进压力控制仿真

3.3.2 推进流量控制仿真

3.4 推进比例压力流量复合控制仿真

3.4.1 比例压力流量复合控制策略

3.4.2 仿真结果分析

3.5 液压缸回退仿真

3.5.1 模型建立

3.5.2 仿真

3.6 现场测试及结果分析

3.6.1 推进过程数据

3.6.2 推进液压缸推进空行程现场数据

3.6.3 回退现场数据

3.7 本章小结

第4章 刀盘驱动液压系统设计及调试

4.1 刀盘驱动液压控制方案设计

4.1.1 刀盘驱动泵排量的选择

4.1.2 刀盘转速控制

4.1.3 刀盘的转动方向控制

4.1.4 功率限定控制和超压控制

4.1.5 刀盘制动控制

4.1.6 闭式回路换油和泵马达壳体冷却

4.1.7 刀盘驱动泵模块

4.2 刀盘驱动液压系统理论计算

4.2.1 系统设计要求

4.2.2 液压系统参数计算

4.3 刀盘驱动系统调试和分析

4.3.1 刀盘驱动系统调试

4.3.2 结果分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间所获得的科研成果

致谢

发布时间: 2005-10-08

参考文献

• [1].盾构机刀盘耐磨条磨损研究[D]. 黎正存.华南理工大学2009
• [2].φ520mm土压平衡式模型盾构机研制及试验性掘进控制模拟[D]. 赵强政.西南交通大学2007
• [3].盾构刀盘的设计研究[D]. 姬广彬.天津大学2009
• [4].盾构螺旋输送机密封及输送特性研究[D]. 李刚.大连理工大学2009
• [5].盾构机刀盘选型及设计理论研究[D]. 宋云.西南交通大学2009
• [6].斜井盾构机姿态问题与调整技术研究[D]. 谢友慧.西南交通大学2017
• [7].盾构施工沉降演化规律及其控制研究[D]. 李怡哲.武汉工程大学2016
• [8].城轨大直径盾构机组装新技术研究[D]. 李诗诗.华南理工大学2014
• [9].盾构全断面切削穿越桥梁群桩综合技术研究[D]. 蒋兴起.北京交通大学2013
• [10].盾构切刀摩擦磨损特性研究[D]. 吕丹.中南大学2012

相关论文

• [1].盾构刀盘驱动液压系统及其功率自适应控制方法研究[D]. 李喜莲.浙江大学2007
• [2].盾构管片拼装试验平台控制系统研究[D]. 任东亮.浙江大学2007
• [3].模拟盾构推进系统的设计和研究[D]. 杨扬.浙江大学2006
• [4].盾构掘进试验平台监控系统的开发与应用[D]. 吴润华.东南大学2005
• [5].盾构土压平衡系统的建模与仿真研究[D]. 陈烘陶.广东工业大学2007
• [6].盾构管片拼装机电液控制系统研究[D]. 丁书福.浙江大学2005
• [7].盾构液压推进系统的控制仿真研究[D]. 孙继亮.安徽理工大学2006
• [8].盾构推进电液控制系统研究[D]. 余佑官.浙江大学2006
• [9].盾构刀盘液压驱动系统研究[D]. 郑久强.浙江大学2006
• [10].盾构推进机构电液控制系统的研究[D]. 房猛.浙江大学2003

标签：土压平衡式盾构机论文;  比例压力流量复合控制论文;  分区控制论文;  负载敏感控制论文;  系统仿真论文;  刀盘驱动液压系统论文;