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定性研究

为了确保盾构机液压推进系统的工作状态稳定,通过建立盾构机液压推进系统的数学模型,求出传递函数,并对该系统的稳定性进行了分析。研究结果表明:减小调速阀的流量增益,增大液压缸无杆腔活塞面积、液压固有频率、液压阻尼比等,系统的稳定性将得到提高。若阻尼比变化变大,系统的稳定性将变差。增大液压缸活塞面积、系统的工作压力,或者减少液压油缸的体积、活塞及负载折算到活塞上的总质量,以及净化液压油液中水份与空气,系统的响应速度将得到提高。     

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。     

盾构机推进液压系统设计与仿真分析

对盾构机推进液压系统做了详细的介绍,阐述了其系统组成及工作原理。该系统应用电液比例控制技术实现了推进力和位移的控制。通过对推进系统的仿真分析表明:采用电液比例泵和比例减压阀的控制策略,满足了系统的推进速度和压力要求。     

芦苇笋采收机举升俯仰机构液压系统的设计与研究

芦苇笋采收机工作过程中需调节采摘工作头与地面之间的距离,文中针对采收机工作头位置调节的问题,设计了一种举升俯仰机构液压系统。通过对整机作业过程进行描述,并对采收机举升俯仰机构的原理进行分析,绘制举升俯仰机构的液压系统原理图,并对关键部件进行理论计算,得出液压执行元件的相关参数与各关键液压元器件的型号和参数。随后在AMESim软件中对液压执行元件在不同工况下进行动态特性研究,并对作业过程进行仿真,得出举升俯仰机构液压缸的流量、速度和位移曲线,最后,对芦苇笋采收机举升俯仰机构的液压系统进行安装调试并在田间运行试验。在田间性能试验过程中,系统运行平稳,通过公式计算可得举升液压缸及俯仰液压缸上升速度偏差分别为11.5%,10%,下降速度偏差分别为9.2%,10.5%,与地面的距离偏差分别为5.7%,7.9%,从实际作业效果上看,系统完全满足芦苇笋采收机作业要求。     

阀控液压位置伺服系统管路压力冲击研究

为了进行阀控液压系统中管路压力冲击研究,建立了系统的数学模型。该模型不仅包含了伺服阀、液压缸、泵、溢流阀等元件,同时还考虑了管路对系统动态性能的影响。利用Matlab里面的Simulink工具包。在该模型上对阀控液压系统液压缸位移阶跃响应和位置伺服控制时负载压力变化进行了仿真分析,对系统液压冲击产生的现象进行了研究。仿真结果显示,该数学模型比较真实地反映了系统的工作情况．     

液压系统进人空气的危害及故障排查实例

正液压系统在进行能量和信号传递过程中,要求液压油具有良好的刚度和连续性,若液压系统混入空气,将失去其固有的刚度和连续性,无法保证液压系统工作的稳定性和可靠性。本文介绍液压系统混入空气的危害及此类故障排查实例。1.进入空气的危害液压系统混入空气后,会造成以下5种危害:一是液压油刚性急剧下降,造成液压系统响应变慢,效率降低,导致执行机构产生爬行、振动。二是气泡会造成运动部件之间无法形成油膜,导致润滑不良,加剧液压元件的磨损。三     

无人机气液压弹射系统建模与弹射过程仿真分析

无人机气液压弹射系统分为液压缸驱动式和液压马达驱动式两种,采用液压马达驱动的无人机气液压弹射系统在国内研究较少。以蓄能器组作为弹射过程中的主动力源,以液压马达作为驱动元件,分析了液压马达式驱动气液压弹射系统的工作原理,运用AMESim软件对弹射系统进行建模与仿真,在不同条件下得到了无人机的速度-位移曲线。对各参数权重进行分析,分析结果表明蓄能器组充气压力、无人机与载物车综合质量以及液压马达排量是影响起飞速度的关键参数,为无人机气液压弹射系统的设计与调试提供了参考。     

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。     

卷板机液压系统的能量回收与节能管理研究

为有效改善卷板机液压系统的节流和溢流损失等问题，引入能量回收单元，对其节能效果进行研究。根据卷板机液压系统的工作原理，确立能量损失类型和计算方法，设计蓄能器控制方案。采用三腔液压缸作为动力执行元件，通过AMESim对能量回收单元的动态响应特性进行仿真。结果表明，能量回收单元能够将液压泵的功耗降低50%以上，蓄能器对液压缸的动力响应没有明显影响。     

基于ARIMA的盾构机液压推进系统数据预测方法研究

液压推进系统是盾构机的关键构成,承担着盾构机姿态控制、纠偏和同步前进等重要功能,以推进系统的运行数据为基础,精准预测数据的变化是分析、预测和避免盾构机产生安全问题的重要手段。基于随机时序分析法(Autoregressive Integrated Moving Average model, ARIMA)对盾构机液压推进系统数据进行预测研究。首先利用相关性分析方法,获得了与盾构机液压推进系统推进过程相关性较高的数据类别为掘进速度,基于该数据进行了自相关性的分析;之后,基于ARIMA方法,建立了盾构机液压推进系统ARIMA模型,并利用该模型进行了平稳性分析与贝叶斯信息准则;最后,基于优化模型分析比较了基于K-means的循环神经网络(Recurrent Neural Network, RNN)预测方法以及线性回归预测方法对数据预测的效果。研究表明,ARIMA模型下的线性回归方法能很好的预测盾构机液压推进系统数据变化趋势及异常数据预测,对盾构机的故障诊断及预测有重要的意义。     

盾构推进液压系统节能技术分析与验证

为解决盾构推进液压系统能耗高的问题,以常见的"泵控调速+阀控调压"与"阀控调速+阀控调压"两种控制系统为研究对象,对其工作原理进行详细地说明;通过理论和仿真对比分析两种推进系统的节能效果,得出"泵控调速+阀控调压"推进系统相对于"阀控调速+阀控调压"的节能比达到30％ ～40％,其推进系统节能效果更明显;最后通过工程应...     

电液步进油缸特性的理论分析及试验研究

针对在高炉和连铸机等重工业恶劣工况下,采用传统液压伺服系统,抗油液污染能力低、可靠性差等问题,依据直接位移反馈闭环控制原理,结合数字化控制方式,开发了步进式电液控制液压缸。阐述了电液步进缸的工作机理,并对其进行数学建模和理论分析,建立了系统传递函数方框图。在试验台上对电液步进缸的内泄漏流量、十脉冲精度、一步精度、重复位置精度和频率响应等静动态性能进行测试,结果表明,电液步进缸在开环状态下也具有较高的控制精度和响应速度,可靠性高、抗油液污染能力强。     

盾构机液压系统研究进展综述

针对大直径泥水盾构机液压系统,结合中铁十四局集团大盾构工程有限公司开展的芜湖长江隧道项目进程中使用的大直径泥水盾构机,围绕盾构机的工作原理及主体结构、盾构机液压系统的工作原理及主要组成成分,对盾构机液压系统故障类型及故障诊断相关技术的研究进展进行综述。总结了目前盾构机液压系统的相关技术发展现状,为盾构机领域相关研究指明了方向。对我国相关行业技术人员深入研究盾构机液压系统的组成结构及故障诊断方面提供帮助,推动行业技术进步。     

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。     

盾构系列油缸中的推进油缸设计

盾构系列油缸中的推进油缸缸径最大、行程最长、工作压力最高、各项技术性能要求最严格,是系列液压缸的主要品种,在结构设计、密封形式、支撑形式、零件材料选用等方面有着特殊的要求;该文就这些问题在油缸的设计方面进行了阐述。     

基于VW-FDA的盾构机液压系统故障诊断方法研究

盾构机规模庞大,施工过程中检测变量众多,液压系统故障易发。为了实现在线监测,提高液压系统故障诊断的准确性,探究与盾构机适应的快速准确有效的故障识别方法,提出使用加权因子与传统费歇尔判别法相结合的加权费歇尔判别法(Variable-Weighted-Fisher Discriminant Analysis,VW-FDA)。通过AMESim软件建立推进系统模型,仿真四类故障,运用仿真故障数据得到每一类故障的加权向量,建立VW-FDA模型。结果表明:对于盾构机液压推进系统,VW-FDA比传统FDA具有更强的故障诊断能力,能够将故障信息进行有效的分类,正确地做出故障诊断。     

非对称轴向柱塞泵变排量控制特性分析

非对称轴向柱塞泵直接闭式控制单出杆液压缸系统具有结构紧凑、能效高和噪声低的优势,其排量控制特性直接影响泵控系统运行特性。基于此,提出基于斜盘摆角位移反馈的排量控制方案,根据电液比例排量调节工作原理,考虑弹性负载刚度及外负载力干扰的影响,建立了非对称轴向柱塞泵的变排量控制系统模型。通过MATLAB/Simulink仿真分析了不同活塞直径、负载刚度、斜盘摆角、负载压力对泵的出口流量动态特性的影响。仿真结果表明,减小液压缸活塞直径、增大负载刚度可以加快响应速度;增大负载压力可以提高响应稳定性。通过实验验证了仿真结果正确性,实验表明非对称泵的变排量工作性能稳定可靠。