1、盾構(gòu)機(jī)是集機(jī)械、電氣、液壓、測(cè)量、控制等多學(xué)科技術(shù)于一體、專用于地下隧道工程開挖的技術(shù)密集型重大工程裝備。它需要針對(duì)不同地層地質(zhì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，而且實(shí)際挖掘過程中會(huì)有不可預(yù)見因素的影響，所以有必要搭建盾構(gòu)模擬試驗(yàn)平臺(tái)，用來模擬不同類型的盾構(gòu)機(jī)在不同地層中的掘進(jìn)過程，開展盾構(gòu)機(jī)在典型地質(zhì)條件下的控制策略、設(shè)計(jì)理論及計(jì)算方法的研究。 土壓平衡盾構(gòu)代表當(dāng)今世界盾構(gòu)技術(shù)的先進(jìn)水平，對(duì)它的研究將有利于提高我國盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)制造水平，擴(kuò)大盾

2、構(gòu)機(jī)的國產(chǎn)率。刀盤驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)作為模擬盾構(gòu)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行理論研究將有助于提高盾構(gòu)機(jī)的整體控制水平。 論文以盾構(gòu)模擬試驗(yàn)平臺(tái)刀盤驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)采用了電液比例技術(shù)的系統(tǒng)進(jìn)行了原理設(shè)計(jì)、液壓閥塊設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)，分析了不同地層對(duì)刀盤扭矩和轉(zhuǎn)速的影響。采用AMESim仿真技術(shù)，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了刀盤轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性和負(fù)載適應(yīng)特性的仿真分析。利用統(tǒng)計(jì)分類方法對(duì)地層狀況進(jìn)行劃分，并對(duì)刀盤前方土層進(jìn)

3、行預(yù)報(bào)，查詢專家經(jīng)驗(yàn)以輸出適應(yīng)地層的控制參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)刀盤驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的功率自適應(yīng)控制。本文的研究成果為實(shí)際盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)制造提供了相關(guān)參考依據(jù)。 本文的主要研究工作內(nèi)容如下： 第一章，綜述了國內(nèi)外盾構(gòu)技術(shù)和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀，分析了電液比例控制技術(shù)在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)中的應(yīng)用情況，介紹了盾構(gòu)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概況。最后提出了本課題的研究意義以及論文的研究內(nèi)容。 第二章，提出了適用于復(fù)雜工況的模擬盾構(gòu)刀盤驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)設(shè)

4、計(jì)方案，分析了系統(tǒng)各控制功能模塊的實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了該系統(tǒng)液壓元件主要參數(shù)的計(jì)算與選型，閥塊與泵站的集成設(shè)計(jì)與加工。 第三章，介紹了模擬盾構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)的試驗(yàn)條件，分析了試驗(yàn)中盾構(gòu)掘進(jìn)歷經(jīng)三種土層過程中刀盤扭矩的變化規(guī)律以及了刀盤轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)特性。參照刀盤驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)物理模型，使用AMESim軟件搭建了仿真模型并確定了參數(shù)，仿真結(jié)果表明系統(tǒng)具有較好的調(diào)速特性以及負(fù)載適應(yīng)性。 第四章，針對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)提出了一種基于地層識(shí)別的刀盤