盾构机刀盘驱动液压系统研究与仿真分析

摘要

盾构机已经成为当今轨道交通施工的主要装备，盾构机的性能事关工程施工的进度和品质，优良的盾构机能够带来巨大的经济效益。盾构刀盘驱动系统对盾构机的工作性能影响重大，成为盾构机的核心技术之一，是现在工程技术的研究热点。而目前国内对盾构刀盘驱动系统的研究比较匮乏，因此有必要对其进行研究，加快盾构机国产化的步伐。
　　本文结合工程实际项目“盾构机电液控制系统国产化改进设计及关键技术研究”，以6.3m土压平衡盾构机为研究对象，研究设计了一种盾构刀盘驱动液压系统。论文对比分析了现有的盾构刀盘驱动技术，通过对刀盘实际工作负载的研究给出了刀盘驱动扭矩的计算方法，结合了6.3m土压平衡盾构机的实际工作要求设计分析了其刀盘驱动液压系统，并对液压系统进行了数学建模，利用AMESim软件对液压系统进行了仿真分析。本文的主要研究工作如下：
　　（1）通过对如今市场上主流盾构产品的了解，总结分析了目前盾构刀盘采用的变频电机驱动技术与液压驱动技术的工作特性，重点研究了不同液压驱动技术的特点。
　　（2）从负载的角度阐述了刀盘的工作对象对刀盘切削性能的影响。总结分析了地质条件、隧道深度、刀盘结构等对刀盘输出扭矩的影响，根据隧道标准规范研究分析了两种计算刀盘扭矩的方法，给出了理论计算方法的计算模型。
　　（3）结合实际项目中对盾构刀盘驱动系统的工作性能要求，设计了6.3m土压平衡盾构机刀盘驱动液压系统，并详细分析了液压系统的性能和控制方法。
　　（4）建立了刀盘驱动液压系统的简化数学模型，并对其动态特性进行了分析。研究了系统中液压冲击的物理过程，并给出了计算由于液压冲击系统中压力增量的方法。
　　（5）根据前文设计的液压系统，利用AMESim建立了仿真模型，并分别对系统的调速性能，负载波动影响，恒功率工况以及马达故障不同步工况进行了仿真分析。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题来源和背景

1.2 盾构机刀盘国内外发展现状

1.3 刀盘驱动方式的技术现状

1.4 课题研究意义及内容

1.5 本章小结

第2章 盾构机刀盘负载特性分析

2.1 岩土特性分析

2.2 影响刀盘扭矩的因素

2.3 盾构刀盘扭矩分析

2.4 本章小结

第3章 盾构刀盘液压系统设计与分析

3.1 土压平衡盾构刀盘液压系统的设计要求

3.2 土压平衡盾构刀盘驱动液压系统的方案分析

3.3 土压平衡盾构刀盘驱动液压系统的设计

3.4 系统的主要参数计算

3.5 土压平衡盾构刀盘液压系统调速的控制特点

3.6 本章小结

第4章 刀盘驱动液压系统的数学建模与特性分析

4.1 刀盘驱动液压系统的数学建模

4.2 刀盘驱动液压系统中的压力冲击现象及其计算

4.3 本章小结

第5章 刀盘驱动液压系统的仿真分析

5.1 刀盘驱动液压系统仿真模型的建立

5.2 刀盘驱动液压系统动态性能的仿真分析

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献