微型土压平衡盾构机液压系统故障分析

以微型土压平衡(Earth Pressure Balance,EPB)盾构机推进液压系统作为研究对象,介绍了推进系统的工作原理,对混入空气后的油液黏度和有效体积弹性模量进行分析,建立了推进系统数学模型,并对混入不同百分比空气的系统进行仿真运算,得到了液压缸位移响应和速度响应随系统含气量变化的关系。研究表明:随着液压系统空气含量的增加,液压缸位移响应发生迟滞,速度响应变慢,液压缸在运动时产生振动。结合各液压元件工作原理,依次对实际盾构机推进系统元件进行排气,最终排除了液压系统中混入的空气,为实现盾构机平稳推进提供了理论依据。     

盾构机液压推进系统故障分析与仿真研究

针对盾构机液压推进系统的故障诊断问题,以在芜湖长江隧道项目过程中所使用的大型液压驱动型泥水盾构机为研究对象,分析了盾构机液压推进系统的工作原理,总结了推进系统中液压缸泄漏、换向阀泄漏及溢流阀泄漏故障模式的发生机理及其对推进系统造成的影响。利用AMESim平台建立推进系统模型,对液压缸泄漏、换向阀泄漏及溢流阀泄漏3类故障进行仿真分析,并提取液压缸推进速度、推进行程、无杆腔流量和系统压力4种推进参数的仿真数据。仿真结果表明：发生液压缸泄漏故障时,活塞杆无法伸出,推进速度为0;发生换向阀泄漏故障时,液压缸出现自走现象,推进速度明显降低;发生溢流阀泄漏故障时,系统压力明显降低,液压缸无法克服阻力向前推进。为后续盾构机推进系统的故障诊断和预测提供了有价值的参考。     

盾构机液压推进系统稳态误差研究

为了替盾构机液压推进系统的设计与优化提供技术支持。通过对盾构机液压推进系统由输入信号和外加负载信号引起的系统稳态误差进行了分析。研究结果表明:当系统处于稳态工作时,系统的稳态误差与系统本身的参数与输入信号的形式有关。对于跟随误差,当输入信号形式分别为阶跃输入、等速输入、等加速输入时,误差值分别为0、有限值、无穷大,且有限值的大小主要取决于液压缸活塞面积、等速输入信号的速度值、液压缸泄漏系数、负载弹簧刚度的大小。对于负载误差,当信号形式分别为阶跃输入、等速输入、等加速输入信号时,误差值依次为有限值、无穷大、无穷大,且有限值主要取决于负载干扰力的大小。     

加旁路阻尼的电液激振特性研究

电液激振系统在高频阶段容易受到谐振的影响,谐振所产生的冲击波压力的瞬时值会高,会破坏密封装置,产生很大的噪声,同时也会影响系统的稳定性.该文通过采用旁路泄漏的方法,即在液压缸两腔间连接可变节流阀调节阻尼,通过加大液压缸的泄漏流量来增大泄漏系数,提高了液压阻尼比,从而减少谐振,增加系统正常工作的稳定性.     

阀控不对称液压缸系统改进控制策略研究

非对称液压缸具有占据空间小、制造简单且成本低廉等优点,在液压系统中应用极为广泛。但是,在液压伺服系统中,特别是在采用零开口伺服阀控制的阀控缸系统中,由于非对称液压缸活塞两侧的承压面积不同,当伺服阀阀芯在零开口附近做振荡时,液压缸两腔交替供油,活塞运动方向发生交替变化,此时液压缸两腔会产生压力突跳,产生系统振荡及爆振现象,严重时导致管道破裂等情况发生,不仅影响系统的稳定性,使系统无法正常工作,甚至导致液压系统及主机结构破坏。该问题在采用液压系统计算机仿真设计时很容易被忽略,造成设计失败。分析一个实际零开口对称伺服阀控不对称液压缸的液压系统设计案例,对对称阀控制不对称液压缸进行了不相容性分析,明确系统产生"爆振"的原因,以及提出该设计失败后的改进方案。     

转阀式液压激振器低频特性研究

为研究转阀式液压激振器的低频特性,以双出杆液压缸和转阀式激振器组成的液压激振系统为对象。通过理论与仿真分析,建立液压激振器过流面积为核心的数学模型,以转速、压差为变量,分析液压激振器的位移动态响应特性。结果表明:激振器位移呈梯形脉冲波形,定压差情况下,随频率的增大,活塞在液压缸中位移幅值接近理论值;定转速情况下,随压差增大,位移幅值增大。     

二级阻尼先导式平衡阀动态性能研究

平衡阀是导弹发射车变幅机构液压系统中的关键部件,用于承担负值负载,其动态性能的优劣决定了液压系统的稳定性和安全性。建立了二级阻尼先导式平衡阀所在系统的详细数学模型,并进一步得出了传递函数。采用频域分析方法研究了阻尼孔直径和控制活塞直径对系统的稳定性和快速性的影响;采用MATLAB/Simulink对平衡阀-液压缸-变幅机构系统进行了动力学仿真,分析了阶跃流量输入下系统的抗负载扰动性能。结果表明：系统快速性随阻尼孔直径增大而提高,系统稳定性随控制活塞直径增大而提高;通过对平衡阀关键几何参数的设计,保证了平衡阀输出流量的稳定性,使系统具有较强的抗负载扰动能力,从而提升了液压系统的安全性和可靠性。     

盾构施工中推进系统常见问题分析与处理

介绍盾构机推进液压系统的工作原理,对推进系统两种工作模式的控制原理进行了详细描述。结合现场具体案例,详细分析了推进系统中常见的几个问题。针对推进系统进行保压困难问题、盾构停刀盘时推进压降现象、拼装模式下液压缸窜动现象进行原因分析及处理。     

新型断带抓捕液压系统研究

提出了一种新型断带抓捕液压系统,该系统主要由蓄能器、二通插装阀、液压缸、电磁换向阀组成,利用AMESim建立了系统仿真模型,给出了二通插装阀通径为32 mm、蓄能器阀充气压力为7 MPa、气囊容积为3 L等关键参数下的液压缸活塞位移曲线,分析了不同蓄能器充气压力、蓄能器气囊初始容积及二通插装阀通径对液压缸活塞位移的影响。结果表明:在初始元件结构参数下,液压缸活塞响应的时间为0.13 s;蓄能器充气压力增大会减缓液压缸活塞响应,蓄能器气囊初始容积增大、二通插装阀通径增大会加快液压缸活塞响应。     

液压阻尼与可调阻尼器

在电液伺服系统中,稳定性是最重要的特性。在既定的液压固有频率下,稳定性主要取决于液压阻尼比的大小。但它变化大,不易测试,计算值的误差也大。因此,在系统设计或调试一个既定系统时,探讨液压阻尼比的实质,并采取提高阻尼比的可靠方案,对电液伺服系统的性能至关重要。本文提出了“液压阻尼效率”和“功率损失系数”的概念和可调试液压阻尼器的设计方案,并对试验结果进行了分析。一、提高液压阻尼比的必要性和存在的问题对于阀控液压缸带反馈电位计的回路,液压固有频率总是回路中最低的。其简化传递函数常可写为     

双活塞杆液压缸动态性能参数影响因素的研究

论文以设计的双活塞杆液压缸为研究对象,建立了液压缸的数学模型,分析得到液压缸的动态性能参数固有频率和阻尼比与液压缸的等效质量、负载客积和液压介质的弹性模量等因素有关.研究了活塞杆伸出过程中,液压缸固有频率和阻尼比动态性能参数值的变化,对阀控缸系统和容积式调速回路系统的数学建模和分析有重要的参考价值.     

波浪能转化液压系统动态特性及能量转化的研究

波浪能液压转化系统采用圆柱浮体垂荡运动激励液压缸，液压缸活塞往复振荡将波浪能转化成液压能，经过调节阀组和蓄能器储存输入液压马达，马达驱动发电机转化成电能。建立不规则波浪作用圆柱浮体并激励液压缸活塞的时域动力模型，建立液压系统蓄能器和马达能量传输及转化模型，研究了液压缸和蓄能器能量转化过程中压力和流量、马达转速和输出功率的动态特性。分析了随机波在液压系统中的能量传输规律和转化效率。     

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。     

高压液压缸安全性评价分析与研究

液压缸作为液压阀系统的基本组成元件,在液压能的作用下进行线性往复运动,将液压能转化为机械能,其具有结构简单,工作可靠的特点。文中介绍了液压缸应力分析、寿命评估的数值分析研究方法及液压缸的工作特性,并通过流体力学(CFD)软件、ANSYS非稳定动态网格模型、双路耦合法(FSI)等对液压缸的安全系数、疲劳寿命、活塞腔压力、有杆腔压力及活塞速度随流量的变化进行数值计算分析。通过应力分析可知,液压缸内部压力高于液压缸的屈服应力。     

活塞速度对液压缸缓冲特性的影响分析

液压缸在缓冲过程中，内部液压油受到挤压而形成非定常的流动，会对液压缸的工作性能及液压系统的稳定性造成影响。采用数值模拟方法对某三级液压缸在收回过程中的缓冲特性进行数值模拟分析，分析活塞以不同速度进入缓冲区后液压缸内油液的流动情况。结果表明：活塞端面进入缓冲套后，从缓冲腔中挤出的油液的压力及速度都增大，并在缸底的缓冲腔内形成较大的漩涡，阻碍活塞的运动；当活塞收回速度较大时，活塞端面靠近缓冲套时，受到挤压而从缓冲区内挤出的流体会在与出油口相连的油腔内形成两个较大的漩涡，大漩涡的破裂会引起缓冲间隙内油液的速度及压力波动。计算结果能够为液压缸缓冲结构的设计及优化运行提供指导。     

基于ARX-FCM的盾构机液压推进系统故障诊断方法

针对盾构机液压推进系统的智能故障诊断系统设计的相关问题,以中铁十四局在工程项目中使用的泥水盾构机为研究对象,介绍了盾构机液压推进系统的工作原理,利用故障影响模式及危害性分析(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis, FMECA)方法对推进系统的故障模式和故障机理进行了梳理总结,并根据推进系统的工作原理,结合AMESim软件建立了系统的仿真模型,通过修改模型参数模拟出液压缸泄漏、溢流阀泄漏、换向阀泄漏、调速阀损坏4种常见故障模式。在此基础之上,提出基于有源自回归(Auto-Regressive with Extra Inputs, ARX)模型和模糊C-均值聚类(Fuzzy C-means, FCM)聚类相结合的故障诊断方法,该方法利用ARX模型对多传感器数据进行融合,提取不同故障模式的故障特征,并通过FCM算法根据故障特征对不同的故障模式进行诊断识别。仿真结果表明,基于ARX-FCM的故障诊断方法可以对每种故障模式进行精准的识别,能够有效的应用于盾构机液压推进系统的故障诊断系统设计中。     

基于摩擦及泄漏补偿的被动电液测力建模与实验研究

为提高液压系统静态下基于流体压力测量其负载的测量精度,基于弹塑性变形理论及流体力学连续方程和N-S方程,分别对液压缸摩擦及泄漏进行了分析,建立了液压缸活塞密封圈与内壁接触摩擦力方程及液压缸-活塞间油液泄漏剪切力方程,得到液压缸接触摩擦力与泄漏剪切力数学模型,利用Ansys与Fluent有限元软件分别对其接触摩擦力及泄漏流场进行仿真计算分析。在此基础上,搭建了被动静态电液测力实验系统,考虑活塞密封圈与缸内壁接触摩擦和液压缸-活塞间泄漏,基于建立的摩擦及泄漏模型,补偿得到了被动电液测力系统的测量精度,并将之与线性拟合法得到的测量精度进行了对比。实验结果表明,采用基于摩擦及泄漏补偿的被动电液测力测量精度比常规线性拟合法明显提高,从而为提高电液测力测量精度提供了一种新的思路与方法。     

运用ADAMS和AMESim联合仿真的LUDV液压系统动态特性分析

运用ADAMS和AMESim软件建立了负载独立流量分配(Load Independent Flow Distribution,LUDV)液压系统的联合仿真模型,通过实验验证了模型的准确性;基于该模型分析了LUDV液压系统的动态特性,得出适当地增大变量液压缸的旁路阻尼孔孔径、减小变量液压缸敏感腔作用面积和增大液压油液的弹性模量能有效地提高LUDV液压系统的动态特性,使LUDV液压系统变得更加稳定。     

1000系列联合收割机拨禾轮同步升降液压系统

1000系列联合收割机是我国从德国引进的大型自走式联合收割机，其拨禾轮的升降由液压缸串联同步回路来实现。此液压系统的工作原理如图所示。一、同步原理左侧为一单杆活塞式液压缸1，右侧为一柱塞式液压缸3。由于活塞缸有杆腔活塞的有效面积与柱塞缸中柱塞的有效面积相等，因此，当活塞在系统压力作用下上下移动时，柱塞缸的柱塞也同时随活塞以相同的速度上下移动，实现拨禾轮两端同步升降。二、同步修正由于密封处微量外渗漏或液压油微量串腔等原因（因为工作时活塞缸中无杆腔压力大于有杆腔压力），时间一长就会产生同步误差，即一侧高而…     

基于AMESIM的盾构机液压推进系统仿真分析

盾构机作为城市隧道建设的主要工程设备,已在我国得到了广泛的使用.在德国海瑞克盾构机的基础上进行国产化设计的盾构机为对象,论述其液压推进系统的组成及其工作原理,通过AMESIM软件建立推进系统模型,对其进行仿真分析.通过仿真发现,压力流量复合控制方式可以减小压力和流量的波动,提高推进系统的性能,更好地实现对盾构机的精密控制.