硬岩掘进机推进液压缸结构参数优化

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1、学兔兔www.xuetutu.com第50卷第21期机械工程学报v01．50NO．212014年11月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGNOV．2014DoI：l0．3901／JME．2014．21．076硬岩掘进机推进液压缸结构参数优化木彭欢张怀亮1,2邹伟章国亮(1．中南大学机电工程学院长沙410083；2．中南大学高性能复杂制造国家重点实验室长沙410083)摘要：针对硬岩掘进机(Tunnelboringmachine，TBM)破岩掘进过程中强振动对推进液压缸动态特性的影响，建立了推进液压缸轴向基础振动下的动态响应数学模型，并试验验

2、证了模型的正确性。仿真研究了不同基础振动参数下液压缸失效区域，液压缸无杆腔压力波动幅值与轴向基础振动幅值成线性正相关，且在固有频率处最大，超过固有频率继续增大至90Hz时压力波动幅值可视为定值。应用响应曲面法对液压缸结构参数进行了优化，优化后的液压缸正常工作能承受的基础振动幅值一频率范围较优化前拓宽了45％。利用响应曲面法对液压缸进行结构参数优化可为TBM推进液压缸设计和选型提供理论依据。关键词：基础振动：推进液压缸；动态数学模型；响应曲面法中图分类号：TH137StructureParametersOptimizationofThrustHydraulicCyl

3、inderunderFoundationVibrationPENGHuanZHANGHuailiang·ZOUWeiZHANGGuoliang(1．CollegeofMechanicalandElec~icalEngineering，CentralSouthUniversity,Changsha410083；2．StateKeyLaboratoryofHighPerformanceandComplexManufacturing，CentralSouthUniversity,Changsha410083)Abstract：Againsttheimpactofstro

4、ngvibrationonthedynamicperformanceofthrusthydrauliccylinderduringtheprocessofTunnelboringmachine(TBM)’Srockbreakandexcavation，thedynamicresponseofthemathematicalmodelofhydrauliccylinderundertheaxialfoundationvibrationisbuilt，andthecorrectnessofthemodelisexperimentallyverified．Thrusthy

5、drauliccylinderfailureregionunderdifferentvibrationparametersisstudied，thepressurefluctuationamplitudeispositivelinearcorrelatedtovibrationamplitude，andmaximumwhenvibrationfrequencyisneartonaturalfrequencies，andcanbeconsideredasaconstantwhenincreaseto90Hz．Structureparametersareoptimiz

6、edbyresponsesurfacemethodology．Optimizedhydrauliccylindercanwithstandvibrationamplitude—frequencyregionwiderthan45％beforeoptimizationwhennormallyworks．Theoptimizationofhydrauliccylinderstructuralparametersbyresponsesurfacemethodologycanprovidetheoreticalbasisforthedesignandselectionof

7、TBMthrusthydrauliccylinder．Keywords：foundationvibration；thrusthydrauliccylinder；dynamiccharacteristicmodel；responsesurfacemethodology推进液压缸在强振动环境下是否仍具有良好的动态0前言特性对推进液压系统功能的实现具有重要作用。在液压缸动态特性研究方面，文献【4—6]根据硬岩掘进机(Tunnelboringmachine，TBM)是集阀、液压缸的流量特性和负载特性，忽略相对次要开挖、衬砌、排渣等功能于一体、应用于硬岩地质因素，仿真分析了

8、液压缸在定