盾构掘进姿态的PLC控制

掘进姿态控制是盾构控制系统的重要组成部分,介绍了盾构推进及姿态控制系统的工作原理,进行了盾构姿态控制系统的可编程控制器(PLC)软件设计,以工控机为上位机,以西门子S7-200可编程控制器为下位机,针对掘进姿态分组联合控制的要求设计了梯形图程序,可实现推进液压系统的运动姿态分组联合控制。     

盾构掘进机关键技术及模拟试验台现状与展望

针对盾构机在掘进过程中穿越复杂地质时,负载和动态过程难以用理论模型准确描述的难题,采用模拟试验方法完善盾构设计和取得关键技术的突破.归纳盾构设计和制造中所涉及到的6项关键技术,介绍盾构掘进模拟试验方法及模拟试验中的相似关系,重点论述体现盾构模拟试验技术先进性的模拟试验平台的研制进展和现状.结合工程实际和未来发展趋势,分析并总结现有模拟试验平台存在的局限性,研制具有功能多样且集成度高、模拟地质环境覆盖范围宽、掘进土体边界影响小等特点的新一代盾构综合模拟试验平台.     

盾构管片拼装试验台监控系统设计

针对现有盾构管片拼装设备低精度、低效率、低可靠性的问题,以实现管片高效拼装为核心目标,设计了管片拼装试验台监控系统.在全面分析了管片拼装试验台的原理及监控需求的基础上,首先设计了以工控机为控制核心及以PCI数据采集控制卡为输入和输出模块的数据采集控制系统,接着分别设计了以软起动器为启停控制设备的动力电机电器控制线路及采用直接启动方式的风冷器电器控制线路,继而基于LabVIEW开发了可实现高速数据采集及实时控制的试验台监控系统软件,最后依据相关设计搭建了管片拼装试验台监控系统. 监控系统运行结果表明,硬件运算高速、可靠,软件设计合理、有效,该系统在试验台的操作过程及管片高效拼装方法的研究过程中发挥了重要作用.     

盾构掘进机液压系统参数匹配特性

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.     

液压油抽真空除气装置的设计及实验研究

根据亨利定律设计了一种利用抽真空的方式进行油气分离的液压油液除气装置,并对其进行了实验研究,结果表明该装置能够有效地对液压系统中的油液进行除气处理,提高油液的弹性模量,改善液压系统的传动刚度和精度.     

液压油体积弹性模量综合实验系统设计与分析

设计一种液压油体积弹性模量综合实验系统,介绍该系统的工作原理;基于定义法设计弹性模量检测装置;设计伺服控制分系统并对其性能进行分析,结果表明所设计系统的性能指标较好地满足了设计要求;构建系统的总体结构。该系统不仅可以高精度地在线测量油液的体积弹性模量,也可用于研究液压油含气效应以及油液体积弹性模量与温度、压力、含气量等参数间的精确数学关系,还可研究弹性模量对系统动态特性的影响。     

油液体积模量的研究与在线测量

随着对液压系统的位置精度、响应时间和稳定性的要求的不断提高,油液体积模量越来越受到科研和工程人员的关注。分析油液体积模量对液压系统的影响,在建立油液体积模量理论模型的基础上,通过仿真对含气量、压力和温度对油液体积模量的影响进行分析。并根据油液体积模量的定义,设计油液体积模量在线测量装置。通过仿真和试验结果的对比,说明提供的分析和测量的方法对确定实际液压系统中的油液体积模量很有意义。     

Waveforms analysis and optimization of new electro-hydraulic excitation technology

A new electro-hydraulic exciter that consists of rotary valve and micro-displacement double-functioned hydraulic cylinder was proposed to realize different kinds of waveforms. Calculated fluid dynamics （CFD） simulation of rotary valve orifice reveals that orifice exists the two-throttle phenomenon. According to the finding, the revised flow area model was established. Vibration waveforms analysis was carried out by means of mathematic model and the related experiments were validated. Furthermore, as a new analysis indicator, saturation percentage was introduced first. The experimental results indicate that the revised flow area model is more accurate compared to the original one, and vibration waveforms can be optimized through suitable spool parameters and the revised cylinder structure.     

基于施工数据的TBM支撑推进协调控制系统

针对全断面硬岩隧道掘进机（TBM）在较强推进负载冲击下撑靴打滑、偏软岩层段靴体压溃侧壁围岩等问题,提出基于推进力限定和支撑力恒定的支撑推进控制系统（TFRSFCGT）,以及基于掘进方向推进分力恒定和支撑力恒定的支撑推进控制系统（TFCSFCGT）. 建立TBM支撑推进机构力学模型,推导支撑油缸输出力、推进油缸输出力和支撑处围岩类别的耦合关系,设计2种基于新型控制策略的电液控制系统,利用AMESim软件和Matlab软件分别搭建液压系统模型和控制系统模型,最后搭建电液联合仿真模型. 仿真结果表明：TFRSFCGT系统和TFCSFCGT系统在提供系统所需推进力的前提下,能保持围岩实际所受支撑力恒定,最大超调量别为0.928%、0.378%;在相同负载特性下,TFCSFCGT系统掘进速度更快,而TFRSFCGT系统对负载冲击顺应性更强.     

盾构掘进机及其液压技术的应用

简要介绍了盾构掘进机及其发展趋势。就液压技术在盾构驱动及控制上的应用提出了可能的途径，如：变转速泵控马达、负载敏感等技术的应用，不仅在节能的同时可望解决长期困扰盾构施工的发热问题。