盾构电液控制系统的载荷顺应性理论初探

该文分析了能适应刀盘切屑阻力变化、盾构推进阻力变化及密封舱压力变化的刀盘驱动自适应系统、盾构推进自适应系统及螺旋输送自适应系统。在保证土压平衡的基础上,以实现盾构施工过程中节能高效为目的,阐述了盾构各子系统的掘进参数与掘进负载的协调控制方法,初步建立了盾构电液控制系统的载荷顺应性理论,为盾构设计与施工提供一定的理论指导。     

XRE6650e复合式土压平衡盾构机推进系统计算

盾构机是隧道全断面开挖的高效、环保、安全、优质的地下工程施工机械,在国内城市地铁建设中已被广泛应用。盾构选型过程中,推进系统的推力、刀盘驱动扭矩等主要技术参数的计算是盾构隧道施工成功与否的关键。以公司自主研发的XRE6650e复合式土压平衡盾构机为例,运用理论公式、经验方法、施工条件等介绍其推进系统的计算与选型过程,为土压平衡盾构机的设计和应用提供参考。     

变转速泵控液压技术在盾构中的应用研究

文中介绍了盾构刀盘驱动的各种方式,盾构刀盘驱动电液控制技术,提出了一种变转速泵控马达的液压驱动回路,对这种液压驱动系统进行了仿真分析.     

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。     

液压缸驱动式偏心盾构刀盘掘进机构设计和优化

介绍了一种新型的盾构机种--液压缸驱动的偏心盾构,是一种不同于往常使用的盾构机种.主要区别在于刀盘的驱动及结构形式.通过对刀盘受力进行分析,推导出盾构刀盘转速、阻力矩、切向力及液压缸流量之间的相互关系,并找出在工作过程中这些参数的合理值,为盾构控制系统的研究提供参考.     

盾构机故障诊断与远程维护系统设计与研究

OSA-CBM是设备基于状态维护的开放体系标准。参考OSA-CBM标准的层次结构模型,首次将CBM系统理论应用于盾构故障诊断与维护,设计了盾构故障诊断与远程维护系统（shieldfaultdiagnosisandremotemaintenancesystem,SFDRMS）。介绍了OSA-CBM标准,论述了SFDRMS的体系结构设计,后以健康评估模块为例对SFDRMS中单一模块实现的理论方法进行了阐述,为开发SFDRMS并实现工程化应用提供理论依据,从而保证盾构设备可以高效安全地施工。     

盾构施工地层损失关键因素监测系统设计

地层损失是评价地铁盾构施工质量的重要指标,其影响因素众多,机理复杂.基于二维激光扫描、传感器阵列、数据融合等技术,使用二维激光扫描传感器、高精度电子皮带秤、科式质量流量计等传感器,实现对排土体积、质量、注浆量等对盾构施工地层损失影响重大的关键影响因素的实时监测.结合盾构施工的特殊环境和各传感器的使用要求设计本监测系统以及为实现准确测量进行必要的数据处理,为控制地层损失提供一种行之有效的方法.     

盾构主驱动密封失效的原因及预防措施

密封失效是威胁盾构主驱动使用寿命的最重要因素,文中在简要介绍盾构主驱动密封的结构类型和密封原理基础上,针对其主要失效形式着重分析了密封失效的几种原因,从设计、装配、监测、维护等方面提出了多项预防措施,可供盾构设计和使用维护相关人员参考借鉴.     

液压驱动双曲肘斜排列七支点合模机构的分析研究(续)

双曲肘斜排列七支点合模机构是一种创新的注射机合模机构,液压驱动系统根据肘杆机构的特性进行设计,两者之间相辅相成使机构的性能进一步提高.研究了机构的运动学、力学的性能,分析了机构运行性能与液压驱动性能之间的关系,提出了机构的机械和液压的主要技术参数的理论计算和设计准则,并通过实例验证了设计理论计算和公式的可行性,为机构的...     

盾构洞门加固方法

盾构法是利用盾构机械在地面以下进行暗挖隧道的一种施工方法,它具有振动小、噪声低、安全可靠、自动化程度高、劳动强度低、施工速度快、对周围环境影响小等优点.目前我国在城市地铁、污水管道、过江隧道和市政沟槽等工程中普遍采用盾构法施工.盾构始发和到达技术是盾构法施工技术中的重要内容,而洞门端头土体加固是盾构始发和到达技术的重要组成部分.因洞门加固方法选择不正确或洞门加固质量不合格而导致洞门塌方是盾构施工事故中最常见的现象.     

转盘式贴装头动力学仿真及实现

针对转盘式贴装头电机的驱动力矩，进行了理论计算与仿真实验。分析结果表明，仿真结果与理论计算能较好地吻合，为转盘式贴装头虚拟样机设计阶段的电机选型，提供了思路。     

基于PFC3D的北京砂卵石地层盾构刀盘选型及刀具布置数值模拟研究

砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层及强磨蚀性地层,盾构在该类地层中掘进通常会面临刀盘、刀具磨损严重,盾构推力与刀盘扭矩偏高且波动幅度大、地层变形不易控制等问题。砂卵石地层盾构掘进效率的高低及地层控制的好坏,刀盘选型及刀具配置是关键。以北京地铁新机场线“磁各庄站～1#风井”盾构区间为工程依托,利用PFC3D数值模拟及现场测试相结合的手段,研究刀盘开口率、刀具组合高差、先行刀刀间距等参数对盾构掘进效率及地层变形的影响。研究结果表明：相同掘进参数下大开口率辐条式刀盘比小开口率辐板式刀盘具有更好的掘进速度,小开口率辐板式刀盘掘进时引起的地表变形更小,对周围地层的扰动范围也更小;先行刀与切削刀的组合高差为70 mm时盾构掘进效率较高且扭矩较低;先行刀刀间距设定为300 mm时,盾构有较好的掘进效率和较低的刀盘扭矩。工程实践表明;要实现砂卵石地层盾构长距离高效掘进,大开口率辐条式刀盘设计及大高差梯次化刀具布置是基础,高贯入度、低转速的掘进控制是关键。研究结果可为类似工程的盾构刀盘选型与刀具布设提供借鉴。     

基于BP神经网络的盾构机姿态与轨迹控制研究

为提高盾构机在隧道施工掘进中的运动轨迹精度,降低掘进中的"蛇行"量,提出一种基于BP神经网络的盾构机姿态与轨迹控制参数补偿方法.首先,对影响盾构机姿态与轨迹的参数进行分析,从而结合动量定理和动量矩定理,构建盾构机空间6自由度运动的动力学方程.其次,利用BP神经网络反向学习功能,对盾构机姿态控制参数进行预测,并借助专家知识系统的推理功能,对推进系统姿态进行调整,从而使盾构机更好地沿着预定的设计轴线掘进.最后,对新算法进行仿真,验证了算法的可行性.     

基于孟塞尔色理论的产品调和配色研究

通过对孟塞尔色立体的分析,对产品色彩设计评价环节进行研究,以孟氏色系调和理论为基础,通过色力矩和审美度计算等方式,构建了色彩设计计算机评价的基础平台.     

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。     

Deviation correction strategy for the earth pressure balance shield based on shield–soil interactions

The control system presently used in shield posture rectification is based on driver experience, which is marginally reliable. The study of the related theory is flawed. Therefore, a decision-making approach for the deviation correction trajectory and posture rectification load for an earth pressure balance (EPB) shield is proposed. A calculation model of posture rectification load of an EPB shield is developed by considering the interactions among the cutter head, shield shell, and ground. The additional position change during the shield attitude correction is highlighted. The posture rectification loads and shield behaviors results can be solved by the proposed method. The influences of the stratum distribution (i.e., bedrock height in the upper-soft and lower-hard strata) on shield behaviors and posture rectification loads are analyzed. Results indicated that the increase of pitch angle in the upper-soft and lower-hard strata causes a sharp rise in vertical displacement. The bedrock height increases the magnitudes of the required posture rectification moments when h_r/D > 0.5. For a tunnel with h_r/D ≤ 0.5, the variation of h_r/D has little effect on the posture rectification moments. Finally, the posture rectifying curves based on the theoretical model are compared with the target ones based on the double circular arc interpolation method. The required results can be obtained regardless of the soil–rock compound stratum distribution. The maximum rectification moment in the rock layer is almost 12.6 times that in the soil layer. Overall, this study provides a valuable reference for moment determination and the trajectory prediction of posture rectification in compound strata.     

预应力圆柱螺旋弹簧弯曲弹性特性研究

研究了预应力圆柱螺旋弹簧的弯曲弹性变形特性.通过对弹簧圈进行受力分析,利用材料力学的相关理论,推导了弹簧在受到弯矩作用时弯矩与弯曲角度之间的关系,得出了弹簧弯曲角度的计算公式,并对参数进行了优化.通过试验验证,表明所提出的公式精度较高,能满足工程设计的需要,为后续弹簧系统的动力学性能研究奠定了基础,同时也为新弹簧的设计提供了一定的理论依据.     

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略的动力传递特性实验研究

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略是其顺应复杂地质环境中掘进时突变载荷的一种重要的手段。以盾构机机械结构和工作载荷为基础,设计变负载下冗余驱动推进系统动力传递特性研究实验台,引入分组矩阵建立冗余驱动推进机构的力传递模型,通过数值仿真与实验数据相比较验证实验台的有效性。针对盾构机中两种典型的分组策略,提出实验台相应等效分组方法,对不同载荷下冗余驱动推进系统的动力传递特性进行研究。实验结果表明,不同变载荷条件下冗余驱动推进系统采用不同的分组策略可以有效降低载荷波动,该结果为面向复杂地质条件的盾构机冗余驱动推进系统分组设计方法的建立提供了依据。     

复合地层中盾构机外载荷模型研究

盾构机外载荷是盾构机设计、施工、仿真的重要依据,外载荷主要包括阻力和阻力矩.针对富水、非软粘性、两组分复合地层,根据水土压力时盾构机外载荷的影响特性建立了盾构机水土压力模型,在此基础上利用微元思想推导了盾构机外载荷模型,建立的外栽荷模型是多参数系统,可为盾构机工程应用和仿真计算提供理论依据.以某型号盾构机为研究对象,分析实际外载荷,结果表明:总阻力、总阻力矩受刀盘位置角影响较小,随地层角的变化而有较大变化.