双护盾TBM主推进液压系统动态特性研究

以深圳市轨道交通10号线首次在孖岭站至雅宝站施工使用的双护盾TBM为研究对象。分析了双护盾TBM主推进液压系统的模型原理,推算出主推进液压控制系统的传递函数,并对该系统关键阀组和缸体进行了AMESim仿真建模,研究了主推进液压系统速度、压力、流量的动态特性关系,加强了双护盾TBM这种大型装备的主推进液压系统的动态特性理解,通过该研究可以为双护盾TBM液压系统优化改进提供参考。     

TBM液压推进系统设计及同步控制特性研究

以深圳轨道交通8号线梧桐山隧道双护盾TBM为研究对象,对双护盾TBM的主推进液压系统进行系统设计,并分析了双护盾TBM的液压推进系统的工作原理,依托双护盾TBM同步控制试验平台对双护盾TBM推进油缸的同步控制特性进行研究,研究表明该文设计的这种双护盾TBM推进系统抗干扰能力强,响应迅速,稳态性能好,该文的研究可以为深圳地铁类似工程双护盾TBM设计提供有益的参考。     

基于动力稳定性的全断面岩石隧道掘进机刀盘临界推进速度研究

推进速度是全断面岩石隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)的重要设计参数。其值过小将降低机械的掘进效率;过大将引起刀盘的大幅振动,导致联接螺栓超常松动、引起主轴承塑性变形与断裂,严重影响施工安全。为确定推进速度的临界值,引入非线性弹簧单元模拟破岩过程中滚刀与岩石的相互作用,采用有限元法对刀盘掘进过程进行动态仿真,得到了在不同岩层中掘进时保证刀盘动力稳定性的推进速度临界值。所得结果可为合理设计TBM推进速度,有效控制刀盘振动,减少振动破坏,提升TBM的地质适应性和施工安全性提供参考。     

TBM盾构机在隧道施工中的出洞步进技术研究

TBM盾构机在空推段步进时,通过油缸克服TBM盾构机与步进架、步进架与地面之间的不同摩擦力,进行转换来完成TBM盾构机前进。打破常规TBM盾构空推前进,需要先施工砼导台方式,本文探索出采用导台上滑行的移动方式,使得更加节约成本、缩短工期。     

基于现场测试的硬岩掘进机振动特性

硬岩掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)在滚刀破岩力的强冲击激励下振动剧烈。从激励、结构和边界条件等方面分析TBM的振动机理,指出TBM动力学理论建模的难点,提出基于现场振动测试研究TBM振动特性和指导理论建模。根据施工环境,确定TBM现场振动测试方案,包括测试系统组成、测点布置和数据采集,应用于实际工程中TBM掘进振动加速度测试,基于现场测试数据分析TBM的振动特性。结果表明,主轴承附近电机测点的振动加速度有效值达20~30m/s~2,主梁、撑靴测点的振动加速度达到3~6m/s~2,刀盘驱动系统的振动频率较高,支撑-推进系统的振动频率较低,TBM子结构表现为多模态耦合振动。现场测试揭示了振动机理,为TBM动力学建模分析和减振设计提供了技术依据。     

一种TBM连续运输带回收装置的技术应用

TBM施工是我国现阶段特长隧洞施工的主要技术,施工中一般采用连续皮带运输系统将渣土运出隧道。如何快速方便地卷收皮带,是TBM施工实际操作中需要解决的难题,该难题目前在业内没有可借鉴的、成体系的解决方法。现以广西桂中某引水工程TBM标段采用的敞开式TBM为例,阐述了TBM皮带回收装置的结构及其工作原理,针对工程实际施工中遇到的问题进行分析,并提出了相应的处理方法,可为今后类似的工艺施工提供参考。     

小断面TBM施工中的刀具损耗分析

在TBM施工过程中,刀具是岩石隧道掘进机施工的主要消耗件,对隧道施工的顺利进行和施工成本有很大影响。如能对刀具的消耗进行有效控制,将会很大程度上提高TBM施工效率和降低工程成本。以越南某水电项目TBM施工为背景,通过对刀具失效形式进行研究,并对刀具非正常损坏形式及损坏原因进行了分析。由此可知,刀具损耗受刀具质量、围岩条件、设备运行状况、施工环境等因素影响较大。结合TBM施工过程中所采取的相应措施,为今后TBM施工中降低刀具消耗率提供参考。     

硬岩掘进机可掘进性分级性能预测模型的建立及实施

硬岩掘进机(TBM)性能预测是关于掘进机选型、设计和施工的核心问题。文中基于复杂地质条件下TBM掘进性能分级预测的前期研究工作,提出依托样本数据,建立在不同岩体可掘进性等级条件下,以特定岩体掘进指数(SRMPI)为性能预测指标,融合地质、施工等领域参数的TBM性能预测模型。在此基础上,通过模型细化和科学推导得到TBM其他系统级性能指标,从而建立完备的TBM性能预测体系。将所建模型应用于兰渝铁路西秦岭隧道工程的某一施工标段,预测结果验证了该模型的科学性、有效性和指导施工的可操作性。     

基于AMESim的TBM撑靴系统仿真研究

撑靴系统是TBM液压系统的关键组成部分,阐述了TBM撑靴液压系统的原理,并利用AMESim软件对TBM撑靴系统进行建模仿真,分析了其液压系统的工作特点与动态特性,为TBM液压系统的设计与优化提供一定的参考。     

TBM推进系统键合图建模与动态仿真

针对TBM推进系统的机电液耦合特性,为了弥补传统建模方法在多能域建模问题中的诸多不便,采用键合图建模方法建立了TBM推进系统的数学模型,推导了系统的状态空间表达式,并搭建了系统的同步控制模型。利用MATLAB软件对推进系统的同步控制进行了仿真,通过与试验结果对比验证了数学模型的正确性和可行性。     

铁路长大隧道TBM施工关键要素

TBM是集机械、电气、液压、自动控制等技术于一体的大型隧道施工机械。与其他的隧道施工方法相比,TBM施工法具有施工速度快、质量安全可靠,施工过程工厂化、机械化、自动化程度高等特点,极大地改善了隧道施工条件和作业环境。目前TBM主要分为敞开式TBM、双护盾TBM和单护盾TBM,分别适用于不同的地层。本文以中天山项目为例,探讨铁路长大隧道TBM施工关键要素。     

敞开式TBM掘进途中主轴承更换方案研究

TBM在我国隧道施工中应用已有二十几年,其中出现过TBM主轴承故障导致工程工期延误的案例。文章从TBM掘进施工途中主轴承损坏被迫更换的实际出发,系统阐述了主轴承更换的总体土建方案及换装作业顺序,着重介绍了刀盘固定、主轴承运输、换装作业等,对今后TBM施工途中主轴承发生故障时更换与处理节省时间具有一定的指导意义。     

TBM绿色施工耐磨抑尘系统研发与应用

为了更好地指导TBM施工,降低TBM掘进过程中粉尘浓度,提高刀具使用寿命,研发了一套TBM耐磨抑尘系统,并提出对应的设备改装方法。同时,介绍了耐磨抑尘剂作用机理,通过注入耐磨抑尘剂能够有效地提高施工进度,降低成本,达到绿色施工要求。     

基于视觉辅助的隧道轮廓监测

隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)被广泛地运用于隧道施工中。隧道的变形是影响TBM施工安全的主要因素之一,过大的隧道变形会引起隧道塌方、TBM卡机等事故,影响施工进度,威胁施工人员的生命安全。针对TBM施工情况,介绍基于视觉辅助的隧道轮廓监测系统。采用荧光涂料设计人工标志点,单目视觉检测目标,云台驱动激光位移传感器瞄准目标。基于极坐标测量原理,获取目标点三维坐标。为进一步提高测量效率,提出基于半定规划的双目视觉系统辅助测量方案。试验结果表明系统的精度可达1 mm并具有较高的测量效率。     

基于自适应PID控制的双护盾TBM液压同步控制系统研究

以深圳地铁10号线孖雅区间双护盾TBM为研究对象,针对现场双护盾TBM油缸不同步等工程问题进行研究。探索将TBM的开环控制变成闭环控制,通过对TBM传统控制方式的改进,首次将闭环自适应PID控制算法应用于双护盾TBM控制,在AMESim中建立推进系统模型,对模型算法进行仿真分析,并通过TBM油缸控制试验平台进行实际工程验证。基于PID控制的双护盾TBM液压同步控制策略能够有效控制外界荷载变化情况导致的油缸不同步问题,降低不同步动作响应时间,该控制算法稳定性好,适应能力强,可为双护盾TBM控制系统改进提供有效指导。     

一种新型TBM试验台掘进机构电液控制系统设计

介绍了一种混联式新型TBM掘进机构试验台的实体建模、仿真分析、整机组装等概况;在TBM支撑-推进-换步控制中,根据机构运动的单环掘进、双环掘进、三环掘进和连续掘进等4种工况,模拟施工掘进作业,并将4种工况的机构运动时序动作进行细化,以更好地进行PLC的程序设计和编制;最后,在完成本试验台掘进机构的电液控制系统PLC硬件配置及选型后,根据掘进运动控制要求,采用程序初始化、手动控制、自动控制等三种程序控制模式,分别设计了试验台的加载器、支撑器、辅推进器、主推进器的PLC逻辑控制程序,试验结果表明,所设计的电液控制系统能准确控制推进机构的推进和换步动作,并能够实时反馈压力、位移和流量等模拟量的变化量,达到预期设计目标,相关理论数据为TBM的施工提供了参考。     

盾构液压推进系统关键技术研究

推进系统承担着整个盾构机的向前顶进、换向及姿态调整等一系列复杂任务,其控制性能的好坏对盾构施工控制的多个方面均会产生直接影响.该文对液压推进系统中所运用到的分区-分组联合控制技术、压力流量复合控制技术、负载敏感技术、二通插装技术等主要关键技术进行了分析,并对各自的研究现状和发展前景进行了分析与展望,进而为液压技术在盾构推进系统中的广泛应用提供一定的理论指导.     

基于CAN总线的TBM模态掘进试验台控制系统设计

为了适应地下空间工程开发对TBM这种大型施工设备信息化的要求,分析了目前国内外TBM控制系统研究的局限性,开发了一种基于CAN总线控制架构技术的大型TBM模态掘进实验平台,创新了这种大型平台的控制硬件及软件系统架构,这种新型基于CAN总线控制技术的控制设计为TBM自主控制系统的设计了一种新的思路。     

敞开式岩石隧道掘进机液压系统故障排查三例

正1.推进液压系统(1)故障现象1台某型号敞开式岩石隧道掘进机(TBM)在硬岩隧道掘进施工过程中,其主推进缸无杆腔压力只能加载到11.5MPa,导致掘进困难。(2)故障排查根据该机主推进液压系统工作原理,检查主推进液压系统液压油管连接情况,结果主推进变量柱塞泵、控制阀组、推进缸之间的液压油管连接正确、无泄漏。对主推进变量柱塞泵进行憋压测试,测试结果为该泵的出口压力达到     

多点分布载荷作用下TBM刀盘裂纹萌生寿命预测

隧道掘进机(TBM)是用于隧道掘进的大型复杂工程机械,刀盘是TBM的关键部件承载数十把滚刀与岩石作用。掘进时的反力和扭矩作用在刀盘上容易产生裂纹降低寿命,刀盘的寿命制约着TBM的寿命。为了研究刀盘的寿命,提出了综合运用多体动力学和有限元计算刀盘动应力的一种方法并使用此方法计算了刀盘的动应力,计算结果与实测数据的均值误差仅为13%。对动应力进行统计计数并按照幅值的分布规律将其分为八级,结合材料的应力-寿命曲线对刀盘裂纹萌生寿命进行了预测,预测结果表明刀盘的裂纹萌生寿命为84天。裂纹萌生寿命预测结果可以为TBM刀盘的抗疲劳设计提供参考,也可以为安排施工检修周期提供依据。