盾构推进系统分区性能分析的等效机构建模

摘要

推进系统是盾构重要组成部分,推进系统分区控制是实现盾构有效推进作业的核心手段。提出推进系统超冗余并联机构模型建立方法,将推进液压缸后端顶靴与隧道衬砌管片的直接接触关系等效为球副连接,将各推进液压缸支链均等效为球副—移动副—球副(SPS)支链,从而将推进系统整体上等效为具有与推进缸数目相同的SPS支链构成的并联机构。在此基础上,基于力合成原理,将液压缸相互连通的单个分区等效为一个推进缸,确定出该等效推进缸的铰链参数,建立起分区后的推进系统等效机构模型。再基于并联机构学理论,推导出推进系统分区等效机构的运动分析模型。四分区算例验证了用所提方法建模并分析推进系统分区性能的有效性。研究成果为盾构推进系统分区性能设计、评价和推进作业控制提供了有效理论和方法。