TBM试验台电液控制系统设计与实验研究

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1、天津大学硕士学位论文TBM试验台电液控制系统设计与实验研究Designandexperimentresearchoftheelectro-hydrauliccontrolsystemonTBMtest-bed领域：机械工程作者姓名：窦一喜指导教师：肖聚亮副教授企业导师：王建中高工天津大学机械工程学院2017年12月摘要本文密切结合国家重大工程施工中对盾构机的需求，在国家“973项目”和“863项目”的资助下，对一种开敞式盾构机试验台电液控制系统进行了设计和实验研究。论文在研究TBM试验台工作原理和流

2、程的基础上，重点对试验台总体方案、液压系统设计、电气控制系统设计，以及系统调试和实验等进行了研究。该课题为TBM的创新设计提供了理论和实验研究。论文主要研究内容和成果如下：首先，在整机功能分析的基础上，基于子结构划分的思想将试验台划分为机械系统，液压系统，电气系统和控制系统四个子系统。通过对TBM掘进过程中的支撑、推进、换步和调向动作的分析，提出推进液压系统，支撑与水平调向系统以及后支撑与垂直调向系统的方案。同时对电控系统的软件和硬件结构进行分析。其次，根据电液控制系统总体方案，对支撑、推进、换步和

3、调向液压系统进行了理论分析和计算，并对主要液压元器件选型；构建“触摸屏+PLC”电气监控系统，完成关键电器元件选型；基于功能分析，采用模块化编程的方式，监控系统软件结构和组态界面，实现各油路压力、流量以及各油缸的位移和速度等状态参数监控。最后，搭建了机械、液压、电气和监控软件实验平台，并对调试过程中遇到的问题进行了分析，提出解决方案。随后对试验台在空载、恒定负载、偏载和突变载荷四种工况下开展了实验研究，分别研究分析其平均推进速度、左右推进缸压力和位移以及左右撑靴缸的大腔压力的变化，从而为TBM的设计

4、和控制提供指导和借鉴。关键词：TBM试验台、电液控制、电液比例，模块化IABSTRACTThedesignandexperimentalresearchofagripperTBMshieldmachineisresearchedsupportedby‘TheNationalBasicResearchProgram’and‘TheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina’withthedemandofshieldmachine

5、intunnelconstructionatpresent.TheoverallschemeofTBMtestbed,hydraulicsystemdesign,electricalcontrolsystemdesign,systemdebuggingandexperimentareresearchedinthispaper,basedontheworkingprincipleandprocessofTBMtestbed.Thispaperprovidestheoreticalandexperime

6、ntalresearchfortheinnovativedesignofTBM.Themainresearchcontentsandachievementsareasfollows:Firstly,followingthefunctionanalysisofthewholemachine,theTBMtest-bedisdividedintofoursubsystems:mechanicalsystem,hydraulicsystem,electricalsystemandcontrolsystem

7、,basedontheideaofsubstructuredivision.Theschemeofpropulsionhydraulicsystem,supporting/horizontaladjustingsystemandsupporting/verticaladjustingsystemisproposedbasedontheTBMworkingprocessofsupporting,tunnelling,changingstepandadjustingdirection.Meanwhile

8、,thesoftwareandhardwarestructuresoftheelectroniccontrolsystemareanalyzed.Secondly,thepromoting,supporting,changingandadjustmentoftheelectrichydrauliccontrolsystemisanalyzedandcalculated,accordingtothegeneralschemeofelectrichydrauliccont