盾构推进载荷模拟的多维加载机制与试验研究

盾构机是一种用于地下隧道施工的大型设备,其装备复杂,经济价值很高。由于地下施工的环境恶劣,盾构掘进的现场研究工作较难开展,因此利用盾构推进模拟试验台在实验室条件下进行研究,是一种经济、安全的替代方法。盾构掘进过程中的受力十分复杂,为研究盾构掘进中的力学问题,对盾构模拟试验台提出了模拟掘进中的环境载荷的要求。针对盾构掘进中的环境载荷的特点,提出基于并联绳牵引的多维载荷加载机制;对模拟试验台的载荷模拟能力进行分析;设计模拟加载的试验方法,并进行盾构掘进载荷的模拟试验。理论分析和试验研究结果表明,该盾构载荷模拟装置能够通过调节作用在试验台盾构刀盘上的分布载荷的大小,形成等效的推力、俯仰矩、横摆矩和转矩,能够实现环境载荷的模拟。     

盾构刀盘驱动液压系统的实验研究

盾构刀盘驱动液压系统具有功率大、功率变化范围宽的特点，文章介绍全局功率自适应的泵控马达系统的工作原理，通过在模拟盾构实验台上的掘进实验，证明该系统能适应掘进中的复杂工况，系统节能效果好。     

汽车模拟驾驶装置中的数据采集系统

介绍了一种汽车模拟驾驶装置中的数据采集系统，该系统通过码盘装置对输出连续信号的操纵机构的位置和动作方向进行检测，详细 码盘装置检测和检测电路的工作原理，给出了数据采集系统的组成框图，介绍了系统的工作过程。数据采集系统方案，具有检测结果准确，运行可靠等特点。     

多功能模块化柔索导向装置设计及实验研究

为实现柔索在连续变向过程中的高精度导向以及柔索姿态、张力的实时检测,提出了一种基于可连续变向柔索的多功能模块化柔索导向装置及其检测方法。在柔索导向装置中添加了球铰式漏斗形导向管道,在对单根柔索进行了运动学和静力学分析的基础上,给出了该装置导向的整个运作过程和柔索张力检测原理。为了验证整个装置的有效性,借助三自由度柔索并联实验平台,进行了仿真和实验。结果表明:该多功能模块化柔索导向装置具有良好的动态导向性,柔索姿态和张力的实时检测数值也具有一定的精确性和稳定性。     

地下盾构过程中泡沫剂对刀具耐磨性的影响

在介绍目前地下盾构过程中泡沫剂的组成和使用原理的基础上,分析了泡沫剂的特性和作用以及泡沫剂加注系统,并通过模拟实验研究了泡沫剂浓度和工作压力对刀盘刀齿耐磨性的影响,最后介绍了在广州地铁施工现场中实测的泡沫剂使用效果。结果表明:在地下盾构过程中使用一定浓度、压力和流量的泡沫剂可以降低刀盘扭矩,减少刀具磨损,并达到提高掘进和出土效率的目的。     

气压式后坐模拟实验系统设计研究

为了研究反后坐装置的设计可靠性，通过分析反后坐装置工作原理以及火炮后坐过程，设计了一种气压式后坐模拟实验系统。该装置通过气缸活塞两侧压强差来推动活塞杆，进而推动反后坐装置模拟后坐运动。通过分析模拟后坐过程中的气缸两侧压力变化过程，推导出气缸充气压力计算公式，并以某反后坐装置为原型进行了模拟试验。试验结果表明，后坐模拟实验系统基本能满足要求。该系统可以应用于反后坐装置、缓冲器、悬架等缓冲装置的试验与辅助设计。     

矩形盾构受力缩尺模型设计及Ansys仿真研究

对矩形盾构掘进时的垂向及轴向负载进行分析,得出矩形盾构在较复杂条件下的垂向、轴向负载模型;设计一套用于模拟盾构掘进受力的缩尺实验装置,并对其部件进行阐述;应用ANSYS应用ANSYS自带优化功能,对缩尺模型参数进行优化。该研究为矩形盾构受力缩尺模型设计提供指导。     

虚拟仪器在地铁盾构数据采集系统中的应用

介绍了数据采集的原理,在原有地铁盾构实时数据系统的基础上,新开发了盾构掘进姿态管理功能,新增加了硬件陀螺仪、应用于盾构旋工数据管理的计算机软件和可扩展的专用局域网络。该数据采集系统在盾构管理方面有了质的飞跃。     

盾构刀盘驱动模拟装置液压系统设计与研究

论述了一种盾构刀盘驱动模拟装置液压系统工作原理,从变量泵、电机及液压马达选型、发热计算等方面对其液压系统进行了设计与研究,并根据实验需求,按照等比缩放原则,设计了模拟刀盘惯性负载的惯性轮。该模拟装置,能够为进行盾构刀盘驱动液压控制系统的研究提供可靠的实验平台。     

盾构机卵石处理装置的设计及应用

盾构机是富水地层中建设隧道工程的主要施工装备,其卵石处理装置的卵石破碎搅拌能力对整机掘进速度至关重要。介绍了盾构机卵石处理装置的多种主要结构和原理,针对性设计了一种卵石处理装置的新结构,并在富水砂卵砾石地质施工中得到应用。应用标明该装置充分满足了盾构卵石处理能力的适应性且提高了盾构掘进速度。     

一种自主越障巡检机器人行走夹持机构

在机器人越障过程中，由于重力的影响使得机器人车体水平姿态发生变化，从而机器人自主越障变得十分困难。分析了超高压输电线路障碍物的类型，提出了一种新的双臂自主越障巡检机器人构型，该构型能够跨越输电线路上的障碍物。针对这种新构型，阐述了机器人行走夹持机构的工作原理和实现形式，着重分析研究了偏心夹持机构对保持车体水平姿态的机理。最后，通过越障实验验证了行走夹持机构的可行性。     

掘进巷道自移式临时支护装置应用

基于巷道掘进过程中传统临时支护装置,在支护过程中需人工移动,临时支护效果差、人工劳动作业强度大等技术难题,王家岭煤矿通过技术研究,设计了一套自移式临时支护装置。分析了该装置结构及工作原理,并在18104运输顺槽掘进中进行应用。实际应用效果表明：与传统丝杠式临时支护装置相比,自移式临时支护装置具有支护自动化水平高、支护断面大、支护效果好等优点,保证了巷道安全掘进,取得了显著应用成效。     

基于数值仿真的盾构刀盘载荷影响因素分析

盾构刀盘在掘进过程中受到周围环境的影响工作状态随时改变,文章通过将盾构刀盘掘进过程简化为刀盘刀具掘土作用,采用数值方法对刀盘掘进过程进行了全物理过程仿真,分析了地质参数、施工参数以及结构参数等影响因素对处于稳定工作状态的盾构刀盘切削力及扭矩等动态掘进载荷分布的影响。     

土压平衡式盾构机土压控制的模拟实验

介绍了土压平衡式盾构机土压平衡的工作原理,在盾构模拟试验台上采用自整定PID对盾构密封舱内的土压力进行了实时控制。由模拟实验可知,在保持推进速度不变的情况下,通过对密封舱内土压力的实时监测来控制螺旋输送机转速的实时变化,可控制密封舱内土压力在设定的范围内,从而达到控制地表沉降、减少地表变形的目的。     

一种多路流体关节机构的研究

根据大型光电经纬仪提出的温度控制要求,研制了多路流体关节机构。介绍了机构研究背景,说明了该机构的组成及工作原理,并通过计算摩擦阻力矩验证了机构的可行性,最后通过实验验证设计的合理性。实验结果表明,当用添加青铜的聚四氟乙烯制作的密封隔环进行密封时,能做到不泄漏,造成的摩擦阻力矩仅为1.666 N·m。该机构工作可靠,实现了流体由静到连续转动的传输,结构紧凑,设计巧妙,完全可以满足大型高精度光电设备的使用要求。     

脚踏式双气缸连续充气装置设计

设计了一种脚踏式驱动双气缸连续充气装置。该装置采用杠杆机构运动原理,利用前脚掌与后脚跟间连续循环往复运动实现双气缸连续吸气排气过程,文中详细介绍了杠杆机构的设计原理与整机工作过程,同时对气缸的进气出气排量以及机构的受力过程进行了计算分析,结果显示:双气缸连续充气装置较传统的单缸式充气装置在充气的效率以及整机支架的稳定性方面存在独有的优势。     

基于部分可观测Markov决策过程理论的盾构推进载荷规划

针对盾构掘进过程中位姿控制问题,提出了基于部分可观测马尔科夫决策过程(Partially observable Markov decision processes, POMDP)理论的推进载荷规划方法。在推进载荷规划模型中,将盾构自动纠偏看成不确定环境下序贯决策问题,充分考虑掘进过程中随机因素的影响,将盾构掘进过程中受到的阻力、推进载荷和盾构位姿分别定义为POMDP的状态集、行动集和观测集,然后重点讨论了信念状态、状态转移函数和观测函数等几个关键参数的获取方法。在计算值函数时,考虑了盾构位姿偏离程度和盾构载荷平稳程度对推进载荷决策的影响,建立了立即收益函数和长期折扣收益函数,并采用基于点的值迭代算法寻求推进载荷最优规划策略。针对天津地铁9号线进行了案例分析,结果表明基于POMDP的推进载荷规划方法是合理有效的,能够顺应掘进阻力随机变化。     

基于压力流量复合控制的盾构推进液压系统

推进系统是盾构的关键系统之一。设计了一种基于压力流量复合控制的盾构推进液压系统,对推进液压缸进行了分区控制,阐述了推进液压系统的工作原理及其控制方式。利用AMESim仿真软件对推进液压系统的压力和流量特性进行了仿真分析,并在工程应用中进行了推进试验,仿真和工程实际应用表明所设计的推进液压系统可实时控制推进压力和推进速度,可以满足盾构的掘进要求。     

用于自冲铆螺母的压铆装置结构和工作原理分析

介绍了一种自冲铆螺母的压铆装置结构和工作原理,该装置包括机台、压机机架以及送料退料机构、待压铆螺母的工件定位装置、待压铆螺母的工件固定装置、压铆机构等。通过结构设计优化,实现汽车车身钣金零件的多品种自冲铆螺母的压铆过程。整个装置可兼容多种产品,生产效率明显提升,可实现自动化生产。     

盾构掘进偏差模糊控制器的Matlab实现

从盾构掘进的自动控制技术分析,总结了盾构姿态偏差的模糊控制原理.对控制器进行结构设计,然后结合Matlab的模糊控制工具箱中的工具,选取控制器合适的输入和输出变量,利用人工控制的经验并结合专家知识,得出了具有实际意义的盾构模糊控制规则,最后通过Matlab离线计算出模糊控制器的控制表,完成模糊控制器的设计.