盾构管片拼装模拟装置液压系统设计与仿真分析

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1、HydraulicsPneumatics＆Seals／No．09．2014doi：lO．3969~．issn．1008-0813．2014．09．005盾构管片拼装模拟装置液压系统设计与仿真分析陈馈．冯欢欢(盾构及掘进技术国家重点实验室．河南郑州450001)摘要：管片拼装质量的好坏直接影响到整个隧道工程的速度与质量，为更好研究管片拼装机各液压系统的控制特性，提出一种盾构管片拼装模拟装置，并对其液压系统进行设计和性能仿真分析，结果表明所设计液压系统能够满足管片动作模拟需求．能够为后期实验装置的优化与制造提供参考。关键词：盾构；实验平台；管片拼

2、装系统；液压系统；AMESim中图分类号：TH137．9文献标识码：A文章编号：1008—0813(2014)09—0011—04DesignandStudy0ntheHydrauhcSystemofaShieldSegmentAssembhngSimulatorCHENKui，FENGHu~-huan(StateKeyLaboratoryofShieldMachineandBoringTechnology，Zhengzhou450001，China)Abstract：Thequalityofsegmentassemblyisimportan

3、ttotunnelingengineering．Togetbetterstudyonthecontrolcharacteristicofsegmentassemblinghydraulicsystem，ashieldsegmentassemblingsimulatorwaspresented．Thehydraulicsystemofsimulatorwasdesignedandperformancesimulationofperformancewasdidinthispaper．Theresultsshowthatthehydraulicsy

4、stemcanmeetthemotionsimulationrequirementsofsegment，whichcanprovidereferencefortheoptimizingandmanufactureofexperimentalplatform．Keywords：shield；experimentalplatform；segmentassemblingsystem；hydraulicsystem；AMESim0引言1液压系统原理设计管片拼装机是盾构的关键子系统之一．它将混凝根据管片拼装系统执行机构的六个动作控制需土管片拼装成隧道衬

5、砌．用于稳定开挖的隧道．并为盾求．进行液压系统设计，其液压控制原理简图如图1所构推进提供支撑点．其性能的好坏直接关系到隧道施示。液压系统主要包括回转、提升、水平、姿态及摆动等工的速度与质量[1-2]。为了保证管片能够被准确、快速地五条支路．分别实现对拼装机回转动作、管片提升动安装到指定的位置．管片拼装机的动作比较复杂．需要作、管片水平运动、管片俯仰及侧翻动作、管片摆动等保证管片在空间上有6个自由度每一环管片拼装的六个动作的控制。完成都需周向回转、纵向提升、俯仰、侧翻等一系列高液压马达、液压缸、液压管道等处分别配置有压力精度的动作来保证．任何一

6、个动作执行不到位都会直传感器、位移传感器、温度传感器、流量传感等，能够实接影响到管片拼装的质量[31液压系统作为管片拼装机现各种信号的实时采集与反馈。通过实验台数据采集的动力源和控制中枢．它的好坏直接决定了管片拼装及处理系统能够实现管片周向回转速、管片提升速度、机能否良好地工作．因此．提高电液系统控制性能以实摆动速度及液压系统状态等参数的实时监测和控制．现管片高效自动拼装一直是管片拼装技术研究的重点并进行数据分析。由工控机和PLC组成的控制系统可为全面研究和掌握盾构管片拼装系统的六个动作将各参数的实际值与设定值进行比较，并产生控制信的控制特性

7、．本文设计了一种基于实际盾构管片拼装号．进而与电液比例阀共同组成闭环控制系统。系统的缩尺实验液压系统2设计参数计算管片拼装模拟装置的管片质量M=470kg、回转质量=1620kg、提升质量=860kg、水平质量M4=基金项目：国家973课题(2012CB724308)；国家国际科技合作专项资助605kg，现对其液压系统的主要设计参数进行计算。(2011DFB71550)1)最大回转扭矩．收稿日期：2014—02—08作者简介：陈馈(1963一)，男，湖南新化人，教授级高工，在读博士生，现从管片拼装系统的回转扭矩主要包括转动惯量扭矩事盾构掘进技

8、术研究工作。和摩擦扭矩两部分：1】液压气动与密封／2014年第O9期回转支路提升支路水平支路姿态支路摆动支路构运动om速度要求，每个液压缸的最大运行式中P厂一有杆压