土压平衡顶管机液压驱动系统研究

作     者：谢赛南 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王传礼

授予年度：2014年

学科分类：083305[工学-城乡生态环境与基础设施规划] 08[工学] 081403[工学-市政工程] 0814[工学-土木工程] 0833[工学-城乡规划学] 

主      题：土压平衡 顶管机 液压驱动系统 AMESim仿真 

摘      要：土压平衡顶管机是一种集多项技术于一体的地下管道铺设设备,具有使用土质范围广、性能稳定、环境污染小和地面变形小等优异性能。近年来,伴随着我国城市化进程的加快,土压平衡顶管机的使用范围日益广泛,研究其驱动系统的相关设计理论与设计方法,可为顶管机设备的设计制造提供一定的理论参考。 本文首先分析了国内外顶管机行业的发展历史与研究现状,重点分析了土压平衡顶管机的驱动方式和驱动系统的发展方向,提出液压驱动方式具有安装尺寸小、成本低以及适应剧变工况等优点更适合作为土压平衡顶管机的驱动方式,并以工称直径(?)2200mm土压平衡顶管机为例,采用理论分析、参数计算和模拟仿真等方法,设计出其液压驱动系统并进行性能仿真。 论文所设计的土压平衡顶管机液压驱动系统分为刀盘驱动系统、纠偏驱动系统和输土驱动系统,其中刀盘驱动系统采用变量泵—变量马达闭式容积控制回路、油缸“#字型布置的纠偏驱动系统、输土系统采用变量泵—定量马达开式容积控制回路,利用蓄能器实现出土闸口的紧急关闭。基于上述基础,完成了各系统参数匹配计算与关键液压元件选型,建立了AMESim仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明：刀盘驱动系统调速平稳,在剧变载荷条件下0.5s内刀盘能够稳定至额定转速工作;纠偏系统能在负载刚度1e-7N/m及以下的土层中正常工作;输土系统在负载波动条件下,能稳定工作,蓄能器在紧急情况下能快速关闭出土闸口。论文设计的液压驱动系统能够满足实际工程需要,为土压平衡顶管机液压驱动系统进一步优化设计提供一定参考。