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。     

基于聚合代理模型的土压平衡盾构刀盘轻量化设计方法

针对现有盾构刀盘轻量化设计计算成本高、多依赖经验的不足,提出一种基于聚合代理模型的土压平衡盾构刀盘轻量化设计方法。通过熵权TOPSIS综合贡献度分析筛选出对刀盘质量、最大变形和最大应力影响显著的结构参数作为设计变量,采用加权径向基函数模型、Kriging模型和支持向量回归模型的聚合代理模型来拟合设计变量与最大变形和最大应力约束响应间的隐式关系。在上述基础上构建了土压平衡盾构刀盘轻量化设计模型,并以序列二次规划算法进行优化求解。有限元仿真实验结果表明,所提出的轻量化设计方法实现土压平衡盾构刀盘减重7.44%,且能满足刀盘应力和变形要求,轻量化效果良好。     

微型土压平衡盾构机刀盘开口率对排土率的影响

刀盘开口率是刀盘设计的关键参数,是决定盾构机是否稳定掘进的关键参数之一.在充分理解刀盘与开挖面相互作用的基础上,分析了开口率对排土率的影响,并推导出最大排土率与最小排土率的计算方法.根据该计算方法,研究了不同直径的刀盘在砂砾石地层掘进时,排土率随开口率变化的情况.分析结果表明:在砂砾石地层中直径为3m的刀盘开口率取值为70%~85%时有利于开挖面的稳定.     

复合型土压平衡盾构推力与刀盘扭矩计算研究

通过对复合型土压平衡盾构掘进机刀盘切削机理深入分析与研究,建立刀盘载荷计算模型,得出相应计算表达式。通过与工程实测数据的对比表明,计算结果能满足工程要求,可供盾构刀盘载荷计算参考。     

基于AMESIM的EPB盾构刀盘液压驱动系统的仿真研究

结合某型盾构机,研究了6.4m土压平衡盾构机刀盘驱动液压系统的结构组成和工作原理,采用变量泵变量马达闭环控制方式,设计了6.4 m EPB盾构刀盘液压驱动系统.在AMEsim环境中建立刀盘驱动系统的仿真模型,按实际情况设置子模型参数,对刀盘速度负载特性和负载波动情况进行仿真,并对结果分析,为盾构机国产化研究提供参考依据.     

复合式土压平衡盾构机刀盘性能综合评价方法

复合式土压平衡盾构机刀盘对复合地层的适应性决定了施工的安全性和经济性。由于刀盘结构的多样性以及施工环境的复杂多变性,不同类型的刀盘在应对不同地层时,其综合性能表现不一,目前仍缺少对其综合性能进行评价的有效方法。在考虑刀盘性能影响因素多层次、多方面和相关联性的基础上,从刀盘的结构性能、刀具布置性能、力学性能、经济性、安全可靠性和环境适应性等方面,建立刀盘性能评价指标体系。根据刀盘递阶层次结构评价模型特点,提出一种基于模糊数学与评价理论,以模糊层次分析法计算刀盘指标权重,通过模糊综合评价和模糊优劣解距离决策法对刀盘进行综合性能评价的方法。结合长沙某地铁施工标段地质条件,选取四种常见的复合式土压平衡盾构机刀盘方案,进行评价确定最终方案,并通过工程实例验证本方法的合理性和有效性,为施工过程中的刀盘方案选型决策提供一种新方法。     

土压平衡盾构刀盘优化设计与分析

针对某土压平衡盾构(EPB)刀盘,以刀盘质量、强度和刚度为优化目标,基于Workbench平台建立了刀盘参数化设计优化模型,采用多目标遗传算法进行求解,得到了3种优化方案。针对刀盘应力集中处局部结构进行改进,有限元分析结果表明适当增加牛腿壁厚和选择合适的牛腿轴线与面板之间夹角值,能有效提高刀盘的力学性能。     

典型工况下复合盾构刀盘系统振动特性研究

复合式土压平衡盾构机的核心工作部件——刀盘系统在实际掘进时振动剧烈,易发生失效。采用ADAMS软件施加建立刀盘系统虚拟样机模型,分析典型工况下系统的振动特性;应用正交试验,分析载荷工况、轴承刚度及刀盘转速3个因素对刀盘振动的影响,并用直观分析法分析数据得到系统的优方案。为系统的减振及参数匹配提供参考。     

土压平衡盾构螺旋输送机配置选型研究

螺旋输送机是土压平衡盾构的排土装置,是土压平衡盾构的重要组成之一。它具有排渣、形成土塞保持土仓内土压稳定、通过控制排土速度实现动态土压平衡稳定开挖面三大功能。根据不同的施工水文地质条件,对螺旋输送机进行正确地配置选型,是盾构方案设计过程中的关键环节之一。若配置不当,将会造成喷涌、磨损、无法在掘进中途维修等严重后果,导致盾构施工无法正常进行。在介绍螺旋输送机工作原理、受力特征的基础上,结合不同的盾构施工水文地质条件对螺旋输送机配置选型进行分析研究,提出了土压平衡盾构螺旋输送机配置选型标准,并重点讨论针对复合地层的螺旋轴耐磨块结构设计。最后以成都为代表的砂卵石地层为例对该地区地铁隧道盾构施工的螺旋输送机进行配置选型。     

土压平衡盾构机刀盘刀具布置方法研究

研究土压平衡(Earth pressure balanced,EPB)盾构机刀盘刀具的布置方法,目的是为了确保刀具结构布置的合理性和实用性。依据刀具磨损的等寿命原则,提出确定刀具数量的磨损系数法和掘进系数法;针对具体施工问题,可预测盾构在开挖区间,刀具的磨损量以及许用磨损情况下刀具的掘进距离,为保障工程的安全顺利进行提供参考。基于阿基米德螺旋线布置方法,计算以刀具磨损的等寿命原则下,主切削刀的布置曲线;提出刀具平面对称布局原则,分析刀具的切削过程,得到单把刀具的实际切深;建立EPB盾构刀盘上先行刀的立体布局方法,计算得到先行刀的超前量;结合南京地铁二号线TA07标段,验证了刀具布置方法的正确性。研究内容和研究方法可为EPB盾构机刀盘的选型和设计奠定理论基础。     

土压平衡顶管机刀盘的改进与实践

以西安市东月路雨水管道工程现场施工为例,分析了在西北地区不同地层条件下土压平衡顶管机刀盘磨损严重原因,提出了该地层条件下刀盘刀具合理布置方式、刀具形状改造方案,所提出的刀具布置方式和刀具形状等技术措施通过现场施工作业证明,刀盘刀具在连续施工条件下使用寿命从6天提高到30天。     

基于多系统协调的密封舱压力智能化控制

掘进面地层水土压力和密封舱压力相平衡是盾构机安全掘进的关键,密封舱压力控制是当前盾构研究的热点。研究根据场切深指数(Field penetration index, FPI)及扭矩切深指数(Torque penetration index, TPI)指标判断土体参数,实现地质的在线识别,为盾构机推力、扭矩和推进速度的设定提供依据。根据质量守恒定律并考虑盾构密封舱渣土的可松性,建立土压平衡盾构密封舱压力控制机理模型,并通过模型预测控制器进行多系统协调控制。对比常规比例-积分-微分(Proportion- integration-differentiation, PID)控制器,多系统协调控制具有更优的控制性能,使盾构机处于工况稳定,掘进快速,节能高效的理想状态。     

液压推进系统在土压盾构机上的应用分析

主要介绍土压平衡盾构机液压系统的组成和工作原理,以及液压推进系统在盾构机上的应用,详细介绍了盾构机上液压推进系统中推进油缸的选型和推力的计算。     

土压平衡盾构机行星减速器热平衡分析

土压平衡盾构行星减速器热平衡分析对保证行星减速器的正常运行和盾构机的运行可靠性具有重要意义。忽略各构件内部温差对传热性能的影响,将传动系统各构件转换为节点,综合考虑各构件间的耦合关系,在对热传递过程中的热阻进行研究的基础上,基于热网格法建立行星传动系统的热平衡数学模型,并对土压平衡盾构机行星减速器的热平衡过程进行计算。结果表明,齿轮啮合次数对齿轮温升具有重要影响。将仿真结果与测试结果进行对比,结果验证了基于热网格法的行星减速器热平衡模型的正确性。     

软土地基土压平衡盾构切削刀盘扭矩的计算

盾构是一种集开挖、支护、推进、衬砌等多种作业一体化的大型暗挖隧道施工自动化机械.刀盘驱动系统是盾构机械的关键部件之一,也是我国盾构设计生产的技术难点.以适于上海软土地基的土压平衡盾构为模型,根据郎肯理论详细地分析了各部分所受的阻力矩,提出了一种细化的扭矩计算方法,其结果与实际施工中的数据相比较,误差较小,这为驱动系统的马达、轴承的造型、设计提供了一定的理论基础.     

基于压力动态平衡的盾构密封舱压力控制方法

针对盾构密封舱压力系统缺乏机理模型,无法实现快速准确地压力控制问题,在密封舱压力控制机理分析基础上建立了密封舱压力动态平衡的数学模型。采用离散元法对密封舱压力场进行仿真,研究刀盘开口率、埋深等因素对密封舱压力传递关系的影响,分析了密封舱隔板压力与测点压力的映射关系,定义了密封舱压力传递系数,并在此基础上提出了密封舱压力控制的参考压力值设定过程。考虑密封舱压力系统机理模型的非线性与时变特点,提出密封舱压力的双变量最优控制策略。基于土压平衡盾构密封舱压力控制试验台对所提控制方法进行试验验证,研究结果表明：控制精度与速度均能满足适应地质变化的密封舱压力系统控制要求。     

盾构机刀盘驱动液压系统设计

该文针对盾构机刀盘驱动系统的工作要求,设计了一种刀盘驱动液压系统,系统为变量泵-变量马达闭式回路,采用电液比例技术实现刀盘双向旋转和无级调速.系统在满足要求的前提下具有效率高、节能的特点.     

土压平衡盾构机前盾应力分析及补强措施

根据盾构机工作的地质环境,结合前盾结构设计原则,计算前盾结构在实际工作中所承受的载荷。确定分析所需的边界条件后,为提高计算效率和分析精度,采用8节点壳单元,而为施加切向载荷采用表面效应单元。根据前盾结构应力分析的结果及内部空间布置要求,提出结构的补强措施,改进后的设计方案满足前盾工作的技术要求。