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盾构刀盘驱动扭矩计算模型及实验研究

浙江大学学报（工学版） 2009年第10期43卷 1794-1800页

作者：邢彤龚国芳杨华勇浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027 浙江工业大学教育科学与技术学院浙江杭州310014

在盾构驱动系统设计时,需要研究刀盘扭矩的准确计算模型,以便预测不同土层掘进时的刀盘驱动功率.在分析影响土压平衡盾构刀盘扭矩的因素和盾构刀盘扭矩的组成的基础上,提出了模拟试验盾构刀盘驱动扭矩的计算模型,并建立了AMESim仿真模型... 详细信息

在盾构驱动系统设计时,需要研究刀盘扭矩的准确计算模型,以便预测不同土层掘进时的刀盘驱动功率.在分析影响土压平衡盾构刀盘扭矩的因素和盾构刀盘扭矩的组成的基础上,提出了模拟试验盾构刀盘驱动扭矩的计算模型,并建立了AMESim仿真模型.在模拟盾构平台上,试验研究了盾构刀盘驱动扭矩在不同土层的特性以及刀盘扭矩与刀盘开口率的关系,与仿真结果基本一致,验证了扭矩计算模型的正确性并通过修正系数改进了该模型.进一步仿真研究表明,构成土压平衡盾构刀盘扭矩的主要组分是刀盘前表面、圆周面以及刀盘背面上的摩擦力矩,刀盘开口槽的剪切力矩和土仓内的搅动力矩所占比重约为99%.

关键词：盾构刀盘扭矩计算模型 AMESim

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盾构刀盘驱动液压系统效率对比研究

浙江大学学报（工学版） 2010年第2期44卷 358-363,372页

作者：邢彤杨华勇龚国芳浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027 浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310032

为了提高盾构刀盘驱动液压系统的效率,以6.3m土压平衡(EPB)盾构和1.8m模拟盾构为研究对象,提出两种新型盾构刀盘驱动液压系统.对比分析了常用的多泵联合驱动和新提出的多泵组合驱动方式的刀盘驱动液压系统效率,常用的变排量容积调... 详细信息

为了提高盾构刀盘驱动液压系统的效率,以6.3m土压平衡(EPB)盾构和1.8m模拟盾构为研究对象,提出两种新型盾构刀盘驱动液压系统.对比分析了常用的多泵联合驱动和新提出的多泵组合驱动方式的刀盘驱动液压系统效率,常用的变排量容积调速和新提出的变转速容积调速驱动方式的刀盘驱动液压系统效率.建立了液压泵和液压马达的效率计算模型,采用AMESim软件建立4种液压驱动系统的仿真模型.研究结果表明,在刀盘典型转速下(1.0～2.0r/min),多泵组合驱动方式比多泵联合驱动方式的刀盘驱动液压系统效率高3%～7%,变转速容积调速方式比变排量容积调速方式的刀盘驱动液压系统效率高4%～26%.

关键词：盾构掘进机刀盘液压系统效率 AMESim仿真

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大流量液压系统的油温控制

浙江大学学报（工学版） 2011年第4期45卷 741-746页

作者：冯斌龚国芳杨华勇浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027

针对某大型液压系统的油温恒定需求,分析系统发热的数学模型和油液温度变化的滞后特性,提出一套运用比例水阀连续调节板式换热器冷却水量的大型液压系统油温控制方法.在Matlab/Simulink仿真环境中,比较分析使用常规PID和参数自整定模糊... 详细信息

针对某大型液压系统的油温恒定需求,分析系统发热的数学模型和油液温度变化的滞后特性,提出一套运用比例水阀连续调节板式换热器冷却水量的大型液压系统油温控制方法.在Matlab/Simulink仿真环境中,比较分析使用常规PID和参数自整定模糊PID算法的油温控制特性.仿真结果表明,模糊PID控制器具有不依赖系统模型、响应快、控制精度高的优点,且易于PLC实现.将模糊PID控制方案应用于实际系统中,实验结果表明,参数自整定模糊PID控制器能够克服油温的大时滞、非线性变化,使得油液温度有效控制在45±1℃;参数自整定模糊PID控制器的响应速度、控制精度均优于常规PID,适合应用于大流量液压系统的油温控制.

关键词：油温控制比例水阀模糊PID 时滞响应

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可消除光场畸变的物面平移横向剪切数字全息

光学学报 2015年第7期35卷 99-105页

作者：潘卫清龚国芳浙江科技学院理学院浙江杭州310023 浙江大学机械工程学系浙江杭州310027

提出了一种可根本消除各种光场畸变的横向剪切数字全息方法,采用三幅物面相互存在微小平移的数字全息图,通过波前差分来消除照明光和参考光引入的相位畸变,用横向剪切波前重构算法恢复待测物面三维数据。设计了一个反射式实验检测光路,... 详细信息

提出了一种可根本消除各种光场畸变的横向剪切数字全息方法,采用三幅物面相互存在微小平移的数字全息图,通过波前差分来消除照明光和参考光引入的相位畸变,用横向剪切波前重构算法恢复待测物面三维数据。设计了一个反射式实验检测光路,光路中人为引进未知的波前畸变对该算法进行了实验验证。结果表明,在没有对物面和CCD记录面做严格方位校准,横向平移精度为0.01 mm,平移量为0.02 mm的条件下,标准相位的均方根误差约为λ14,分析了其误差来源,可用于超精密光学三维测量,有望减小光场畸变提高测量精度。

关键词：全息数字全息物面平移横向剪切光场畸变

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盾构机液压系统多泵优化组合驱动技术

浙江大学学报（工学版） 2009年第3期43卷 511-516页

作者：邢彤杨华勇龚国芳浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027 浙江工业大学教育科学与技术学院浙江杭州310014

研究了一种改进的盾构掘进机刀盘驱动液压系统,通过驱动功率优化配置实现系统的节能.液压系统由2个大排量液控比例变量泵与2个小排量的电控比例变量泵组合驱动8个液控变量液压马达.液压系统采用电液比例技术进行泵的排量控制,通过包括... 详细信息

研究了一种改进的盾构掘进机刀盘驱动液压系统,通过驱动功率优化配置实现系统的节能.液压系统由2个大排量液控比例变量泵与2个小排量的电控比例变量泵组合驱动8个液控变量液压马达.液压系统采用电液比例技术进行泵的排量控制,通过包括有比例溢流阀和功率限制阀的液控回路实现了2个大排量变量泵的比例变量和恒功率控制,通过电控系统实现2个小排量泵的比例变量和恒功率控制.建立了液压系统的AMEsim仿真模型,仿真分析了液压系统的调速特性、恒功率特性及负载变化对调速特性的影响.试验研究表明,这种多泵组合调速能满足盾构的不同工况需求.

关键词：盾构掘进机刀盘驱动多泵优化组合驱动 AMEsim仿真

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变转速泵控模拟盾构刀盘驱动系统研究

浙江大学学报（工学版） 2010年第2期44卷 373-378页

作者：杨华勇邢彤龚国芳浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027 浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310032

设计了1.8m土压平衡(EPB)模拟试验盾构的刀盘驱动液压系统,介绍了该液压驱动系统的工作原理和控制方法,该系统采用了变转速泵控技术.通过统计分类的模式识别方法分析了1.8m试验盾构的掘进过程,以盾构掘进的场切深指数(FPI)、扭矩切... 详细信息

设计了1.8m土压平衡(EPB)模拟试验盾构的刀盘驱动液压系统,介绍了该液压驱动系统的工作原理和控制方法,该系统采用了变转速泵控技术.通过统计分类的模式识别方法分析了1.8m试验盾构的掘进过程,以盾构掘进的场切深指数(FPI)、扭矩切深指数(TPI)构成了掘进土层状况的特征空间,基于土层识别及刀盘驱动功率效能评价建立了盾构刀盘转速专家控制方法.建立该液压驱动系统的AMESim仿真模型,仿真研究了液压系统的效率、开环和闭环调速性能.试验研究表明,该液压系统开环调速性能稳定,但刀盘转速波动较大.

关键词：盾构刀盘驱动变转速泵控 AMEsim仿真

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捣固机械激振技术现状与展望

机械工程学报 2013年第16期49卷 138-146页

作者：刘毅龚国芳闵超庆浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

捣固车是广泛应用于新建铁路和铁路大修中的养路机械。捣固装置是捣固车的核心部件,它是利用加压、冲击或振动的原理使得轨枕底部的道碴重新排列,紧固密实,并使枕下支撑力量均衡的一种专用机械装置。在综合分析国内外捣固装置及其激振... 详细信息

捣固车是广泛应用于新建铁路和铁路大修中的养路机械。捣固装置是捣固车的核心部件,它是利用加压、冲击或振动的原理使得轨枕底部的道碴重新排列,紧固密实,并使枕下支撑力量均衡的一种专用机械装置。在综合分析国内外捣固装置及其激振技术的研究现状与进展的基础上,结合工程实际,指出现存捣固装置的激振技术在频率和振幅的无级可调等方面存在的问题,提出应用于捣固装置的新型电液激振技术。新型电液激振器在一定频率内能增大输出推力、实现高振幅以及解决液压缸振动时的偏置撞缸,其关键技术是通过步进电动机带动阀芯旋转、液流高频换向使得液压缸运动换向,以实现激振频率和振幅的控制。为满足不同工况的需求、克服强迫振动加速捣固镐磨损及捣镐振动产生夹持液压缸摆动的问题,采用负载自适应、频率和振幅的无级调节的液压激振技术是捣固振动发展的趋势。

关键词：捣固装置激振技术电液激振振动频率振幅

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盾构掘进机推进力计算模型

浙江大学学报（工学版） 2011年第1期45卷 126-131页

作者：施虎龚国芳杨华勇汪慧浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027

为了解决传统基于经验系数的盾构掘进机总推进力计算公式在确定推力时存在随机性的问题,在分析盾构掘进机总推进力的各种影响因素及计算方法的基础上,以直径为6m的地铁盾构为对象,计算在盾构掘进过程中受到的各种推进阻力,通过对比忽略... 详细信息

为了解决传统基于经验系数的盾构掘进机总推进力计算公式在确定推力时存在随机性的问题,在分析盾构掘进机总推进力的各种影响因素及计算方法的基础上,以直径为6m的地铁盾构为对象,计算在盾构掘进过程中受到的各种推进阻力,通过对比忽略次要部分,建立盾构推进分项阻力计算模型.利用土压平衡盾构模拟试验台对在黏土和砂土2种土质条件下的计算模型进行验证.结果表明,土压力在推进力计算中发挥关键性作用.为了进一步修正分项阻力计算模型,提出切深率的概念,分析切深率与盾构总推进力之间的关系,确定由土压力与切深率2个重要因素组成的推进力计算模型.

关键词：盾构掘进机推进力计算模型

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盾构掘进机液压系统参数匹配特性

浙江大学学报（工学版） 2011年第10期45卷 1809-1814页

作者：刘国斌龚国芳周如林施虎浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027

在分析盾构掘进机的推进系统和刀盘系统的基础上,推导推进系统压力、刀盘系统压力、推进系统净流量与刀盘系统流量之间的关系,通过实验数据验证了推导模型的正确性.分析土舱内土体的流动连续性,得到螺旋输送机流量、刀盘系统流量、推进... 详细信息

在分析盾构掘进机的推进系统和刀盘系统的基础上,推导推进系统压力、刀盘系统压力、推进系统净流量与刀盘系统流量之间的关系,通过实验数据验证了推导模型的正确性.分析土舱内土体的流动连续性,得到螺旋输送机流量、刀盘系统流量、推进系统压力与土舱压力之间的1阶微分方程式,提出以推进压力、土舱压力和刀盘转速的实时数据采样值为输入,螺旋输送机转速为输出的基于排土控制的前馈-反馈土压平衡模型.可知,土舱压力是由推进系统压力、刀盘系统流量和螺旋输送机流量多个因素共同决定的.实验表明,前馈-反馈控制模型的控制效果较好.

关键词：盾构掘进机刀盘系统推进系统土压平衡参数匹配