双护盾TBM主推进系统的研究

作     者：张良贵 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵静一

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：双护盾TBM 机构运动 液压系统 比例压力 比例流量 系统仿真 

摘      要：全断面隧道掘进机是一种集机械、电气、液压、测量、控制等多学科于一体的，专用于地下隧道工程的超大型隧道施工设备。但是目前几乎依赖进口，如果大部分采用国产掘进机，将节省大量外汇，同时对振兴我国的掘进机制造业，发展具有自主知识产权的TBM，打破长期依赖进口的局面具有重要意义。 本文以秦皇岛天业通联生产的通用紧凑型双护盾TBM（DSU compact TBM）为研究对象，主要对进行了如下研究工作： （1）对双护盾TBM主体机械结构进行了学习研究;并对掘进机的掘进工况和应对恶劣地质状况的特殊处理方法进行了研究，为以后进行设计、现场调试和掘进提供了指导和借鉴。 （2）对主推进系统进行动力需求计算，并对主推进液压缸进行了设计和分区研究。为方便计算等进行，对每一分区液压缸进行了模型简化，对刀盘承受的不平衡扭矩进行了计算并提出了克服扭矩平衡方法。 （3）对主推进系统进行了动力学分析，推导出刀盘运动和主推进液压缸运动方程。 （4）对主推进液压系统进行了设计、计算和选型等工作，通过采用电液比例技术、多级压力流量功率变量泵控制技术和插装阀等技术，满足了设计要求。 （5）基于AMESim仿真软件，对主推进液压系统分别进行了开环和闭环控制仿真研究。通过进行仿真发现，在开环情况下，压力和流量均出现较大震荡，超调量较大，响应速度慢，系统鲁棒性较差。在闭环PID控制下，系统性能明显改善，响应速度较快，超调量较小，同时提高了系统的鲁棒性。 （6）针对主推进液压系统实验中出现的故障进行了故障诊断和分析，并对主推进液压系统进行了改进设计和并进行了实验。实验证明，改进后的主推进液压系统能够满足设计要求。