《双护盾掘进机液压推进系统的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双护盾掘进机液压推进系统的研究（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南科技大学硕士学位论文双护盾掘进机液压推进系统的研究姓名：张成申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：徐莉萍20091201摘 要 I论文题目： 双护盾掘进机液压推进系统的研究 专 业： 机械电子工程 研 究 生： 张 成 指导教师： 徐莉萍 摘 要 双护盾掘进机是一种集光、机、电、液、传感、信息等多门技术于一体的隧道工程专用的技术密集型综合施工设备，广泛应用于复杂岩层的隧道施工。双护盾掘进机靠推进液压系统向前掘进，液压推进控制系统作为掘进机的一个关键系统，承担着整个盾构机械掘进的关键性任务，其工作特性直接关系到盾构工程施工的正确性、可靠性和安全性。近年来，随着大量隧道的出现，盾构应用
2、越来越广泛，所以对双盾构推进系统的设计和研究，可为我国双护盾推进液压系统设计提供一定的理论支持。 本文针对双护盾推进系统进行了液压系统相关设计，液压元件计算选型，并利用 AMESim 软件针对所设计的系统简化模型进行开环和闭环仿真分析，结果证明所设计的系统能对推进速度和推进压力能进行较好的控制，可实现土压平衡。 本文首先概述国内外盾构技术和盾构机发展状况，并简要介绍本课题的研究意义和研究内容。然后介绍双护盾推进系统原理方案的设计，系统主要元件的选型，系统液压结构的设计，在设计中采用分组控制技术，简化了系统结构，降低控制复杂度，同时对各分组采用压力流量复合控制策略。又针对设计的双护盾推进系统特点
3、，使用 AMESim 仿真软件，建立推进系统和负载仿真模型，并对模型中各参数进行选择和确定，分别对系统进行开环控制动态仿真和压力流量复合控制闭环动态仿真，分析各控制性能。最后利用 FESTO 液压控制试验台上搭建电液比例控制系统，对推进系统的压力流量复合闭环控制进行模拟试验，分析试验结果，对比仿真情况，总结其控制性能。 关 键 词：双护盾，推进液压系统，压力流量复合控制，动态仿真 论文类型：应用研究 摘要 Subject: Study for Hydraulic Thrust system of Double Shield Tunneling Machine Specialty: Mechat
4、ronics Engineering Name: Zhang Cheng Supervisor: Xu Liping ABSTRACT Double Shield Tunneling Machine, with concerns of light, machine, electricity, hydraulic, sensing, information etc, is a kind of engineering machine used for underground excavation, which is applied in complex terrane tunnel constru
5、ction widely. Double Shield Tunneling Machine rely on the hydraulic thrust system to advance, As tunneling boring machine s a key system, the hydraulic thrust system achieve the thrust as a key of shield tunneling machine. The working characteristics of hydraulic thrust system directly relates to th
6、e correctness, reliability, security. of the engineering construction. In recent years ,along with many tunnel to come forth, the application of Shield Tunneling Machine is becoming more and more popular. So it can to provide certain theoretical support for design of thrust system in our country tha
7、t designing and studying hydraulic thrust system of Double Shield Tunneling Machine Hydraulic system design, hydraulic component s selection are presented in this paper. Simulation model of thrust system is created using AMESim. and Open- loop control system dynamic simulation and compound pressure
8、and flow closed- loop control are made, the results is proved the latter has good control performance. First , the development of Double Shield Tunneling Machine home and abroad are summarized, and the content and significance of the paper are briefly introduced. Next, the principle solution s selec
9、tion and design of trust system of Double Shield Tunneling Machine are made at length. Hydraulic component s selection and structural design are presented. Grouping control technology is adopted, which simplify structure of the system and reduce control complexity. And pressure and flow compound con
10、trol strategy is used for every group. And more, simulation model of thrust system and load are created using AMESim. And the parameters of the model are selected and determined. Open- loop control system dynamic simulation and compound pressure and flow closed- loop control are made, and control pe
11、rformance is 摘 要 IIIanalyzed. Last, to build electro- hydraulic proportional control system Using FESTO hydraulic control experiment platform. To analysis experimental results, summary the control performance Comparing experiment with simulation of pressure and flow compound control. KEY WORDS: Doub
12、le Shield Tunneling Machine, Hydraulic thrust system, Pressure and flow compound control，Dynamic simulation Dissertation Type: Application Study 第 1 章 绪论 1 第1 章 绪 论 1.1 盾构掘进机概述 盾构掘进机是一种隧道专用的大型高科技综合施工设备。它集光、机、电、液、传感、信息等多门技术于一体。可实现开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等一整套功能，与传统钻爆发相比，具有快速、优质、经济、安全等优点，是未来隧道开挖发展的方向1
13、- 3。 掘进机由护盾、刀盘机构、推进机构、出碴机构、衬砌机构及辅助机构等部分组成。依靠推进液压系统推动刀盘、刀盘在电机或者液压马达的驱动下旋转，刀盘上面的滚刀、切刀等刀具切削岩土前进；出碴系统把岩土通过螺旋输送机或者皮带机从刀盘输送到后配套系统的运输小车上，再把岩土运输到隧洞外面；推进系统靠液压缸顶进刀盘前进，承担着掘进机的转弯，纠偏等任务；衬砌机构包括管片的运输和安装，掘进之后对隧道的进行衬砌使隧道成型；此外，还有辅助机构，包括润滑系统、空气系统、导向系统、地质钻探系统、灌浆系统、控制装置等，一般来说，当隧道长度大于 6 千米，长径比大于 600 时，选用掘进机施工较合理，但是，随着掘进机
14、技术的发展，施工技术的提高，一些发达国家 3 千米的隧道也已采用掘进机施工4- 6。 在未来的 20- 30 年内,我国将建造 5 条跨海隧道。隧道工程的建设,为隧道掘进机的应用和发展提供了广阔空间！ 盾构在我国拥有很大的市场需求，国家已下决心要整合各方面的技术力量,促进盾构技术的发展7。 1.2 盾构掘进机的分类 采用盾构掘进机施工，主要关键技术有：(1)采用可靠的稳定盾构开挖面土层和周围土层的技术措施，以保护隧道周围建筑和设施不受其影响；(2)因地制宜，不同的土质，采用不同的施工方法。目前，盾构具有各种不同类型，但基本上都是围绕上述关键技术寻求有效对策，实现安全、快速和经济的施工效果。掘进
15、机分类详图如图 1- 1 所示8： 河南科技大学硕士学位论文 2掘进机扩孔式整体式掘进、推 进分体式气压平衡式盾构护盾式（增压式） 盾构平洞掘进 机三护盾斜井、竖 井掘进机泥水平衡式盾构土压平衡式盾构双护盾（常压式） 掘进机敞开式单护盾臂架式顶管机图 1- 1 掘进机分类网络图 Fig.1- 1 The class diagram of Boring Machine 1.3 盾构技术发展状况 1.3.1 国外盾构发展历史和现状 盾构施工技术自 1823 年由布鲁诺尔首创于英国伦敦的泰晤土河的水底隧道工程以来，已有 180 多年的历史。在这 180 余年的风风雨雨中，经过几代人的努力，盾构法已从一种只能在极少数欧美发达国家中才见应用的特殊技术，发展成为在发达国家中极为普通，在发展中国家中亦逐渐得到应用的隧道施工技术9,10。 据说最早发明盾构法的思路是来自发明者的一个有趣的发现，英国的布鲁诺尔发现船的木板中，有一种蛀虫钻出孔道，并用它自己分泌的液体覆涂在孔壁上。1818 年布鲁诺尔在蛀虫钻孔的启示下，最早提出了用盾构法建设隧道的设想，并且在英国取得了该施工法的专利。1825 年，布鲁诺
