盾构碎石机液压系统仿真建模与分析

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1、学校代码10530学号201510161718分类号U455.3+1密㓝公开硕士学位论文盾构碎石机液压系统仿真建模与分析学位申请人熊简指导教师刘金刚教授学院੃称机械工程学院学科专业工程硕士δ机械工程领域ε研究方向机电液传动与控制Ҽ〇аޛᒤ五ᴸҼ十ޛ日SimulationModelingandAnalysisofHydraulicSystemofShieldMachineCandidateXiongJianSupervisorProf.LiuJingangCollegeSchoolofMechanicalE

2、ngineeringProgramMechanicEngineeringSpecializationElectro-hydraulicdriveandcontrolDegreeMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay.2018湘潭大学硕士学ս论文摘要当盾构机䘋㹼掘䘋ᐕ作时，经刀盘切削ਾ会产生较多的大块孤石，Ѫ䱢→ަ䘋入泥水管路系统而引起故障，利用设置在泥水管路系统䘋口处的鄂式⺾石机ሩަ䘋㹼破⺾

3、DŽ当⺾石机䘋㹼破⺾ᐕ作时，盾头部ս会产生较大的振动⧠象，䈕⧠象ѫ要来自于鄂式⺾石机ሩ大块孤石的Ҽ⅑破⺾DŽ当盾头部ս的振动䎺剧烈时，⺾石机鄂ᶯо液压油缸铰接处的疲劳损伤就䎺ѕ䟽，因而盾构机的掘䘋效率о寿命ਇ到较大的影响DŽ针ሩ䈕䰞仈，本文采用液压系统结构参数Ոॆо自整定算法补偿᧗制相结ਸ的方法，ᴹ效的抑制了⺾石机鄂ᶯо液压油缸铰接处在起↕䱦段和⺾石䱦段的振动оߢ击⧠象DŽ本文ѫ要研究内容ާ体如л˖˄1˅首䈖细介绍了⺾石机液压系统的ᐕ作原理，ส于液压仿真䖟ԦAMESim，搭建了⺾石机液压系统的仿真模型DŽ依据液压Ԧ

4、的ᇎ际结构尺ረ，ሩ液压系统模型的尺ረ䘋㹼了设置，通过模型䘀㹼৽᱐了⺾石机的ᐕ作情ߥDŽ˄2˅ส于й维建模䖟ԦSolidWorks，ሩ⺾石机的ᇎ体结构䘋㹼了建模о装配˗将й维模型ሬ入㠣动力学仿真о分析䖟ԦAdams，以AMESim䖟Ԧ仿真所得油缸的䙏度作Ѫ驱动，并设置了оᇎ际相符的材料属性ǃ密度ǃ㓖ᶏǃ负载等，ሩ⺾石机鄂ᶯо液压油缸的铰接处䘋㹼了动力学仿真оਇ力分析DŽ˄3˅ส于动ᘱ特性分析，以油缸的加䙏度作Ѫ振动оߢ击大小的评判标准，ራ᢮在起↕䱦段影响⺾石机动ᘱ特性较大的敏感结构参数DŽ然ਾ利用多因素↓交试验法

5、，ሩ敏感结构参数在系统起↕时的影响程度䘋㹼了分析，并得到了最佳敏感结构参数组ਸDŽ˄4˅ṩ据自整定᧗制原理，结ਸ本文ᇎ际ᓄ用背Ჟ，搭建了自整定模糊PID᧗制器DŽส于联ਸ仿真ᢰ术，创建了⺾石机液压系统的AMESim-Simulink联ਸ仿真模型，ሩ起↕䱦段о⺾石䱦段䘋㹼了联ਸ仿真DŽ通过ሩ比仿真结果，分析了ᴹ无自整定模糊PID᧗制器ሩ⺾石机动ᘱ特性᧗制补偿作用的影响DŽ˄5˅设计了⺾石机的ṧ机ᇎ验方案，用以验证结构参数Ոॆо᧗制补偿算法ሩ⺾石机振动оߢ击的ᇎ际抑制作用DŽ关键词˖⺾石机˗振动оߢ击˗结构参数Ոॆ˗自

6、整定模糊PID᧗制算法I湘潭大学硕士学ս论文AbstractInordertopreventthemuddypipesystemfailurebecauseofthebulkboulderfromcutterheadwhentheshieldmachineworksinthetunneloperation,thelithotripterwhichisarrangedattheinletofthemuddypipesystemisusedtobreakthebulkboulder.Theheadofthes

7、hieldmachinewillproducealargevibrationphenomenonwhenthelithotripterisworking,whichismainlycausedbythesecondarycrushofthebulkboulderbythelithotripter.Thetunnelefficiencyandlifetimeofshieldmachinearegreatlyaffectedbecausethevibrationoftheshieldheadismoresev

8、ere,thefatiguedamageismoreseriousatthejointofthelithotripterandhydrauliccylinder.Aimingatthisproblem,thispaperstudieshowtorestrainthevibrationandshockofthejointoflithotripterandhydrauliccylinderinthestartandcrushsta