基于AMEsim盾构机管片拼装系统的建模与仿真.pdf

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1、2013年7月机床与液压Ju1．2013第41卷第13期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．13．041基于AMEsim盾构机管片拼装系统的建模与仿真孙志超，黄晓华(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：阐述了拼装机液压系统的原理，利用AMEsim软件对盾构机管片拼装机系统中的周向回转液压系统进行建模和仿真，分析了其液压控制系统的动态特性，分析了系统流量与管片质量对拼装系统的影响，为评价拼装机液压系统优劣以及系统优化提供参考。关键词：盾构机；管片拼装机；AMEsim；液压系统中图分

2、类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)13—144—3ModelingandSimulationofSegmentErectorSystemforShieldTunnelMachineBasedonAMEsimSUNZhichao，HUANGXiaohua(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，NanjingJiangsu210094，China)Abstract：Theprinciplesofthehydraulicsystemofsegmenterector

3、wereintroduced．Themodelingandsimulationofthecircum。ferentialrotationofthatsysteminsegmenterectorsystemofshieldtunnelmachineweremaderespectivelybyusingAMEsimsoftware，andduringwhich，thedynamiccharacteristicsofthehydrauliccontrolsystemandtheafectsofthesystemflowrateandsegmentquali—tyontheerectorsystemw

4、erealsoseparatelyanalyzed．Alloftheseprovideareferencefortheevaluationandoptimaldesignofthehy—draulicsystemoftheerector．Keywords：Shieldtunnelmachine；Segmenterector；AMEsim；Hydraulicsystem盾构机是一种专门用于地下隧道开挖的技术密集型重大工程装备，管片拼装机是盾构机的重要组成部分⋯。盾构机在掘进完一环的距离后，从推进模式转换为拼装模式，此时管片拼装机开始建环，用来支撑刚开挖好的隧道面。为了降低地表沉降，管片建环一定要

5、高效、稳定、可靠，否则会影响到整个施工的进展。AMEsim是一款专门用于液压／机械系统的建模、仿真的软件]。它能使工程人员从繁琐的数学建模中解脱，它在液压系统的仿真方面具有很强的针对性和图13A+2B+1K管片建环模式优越性。要完成管片的精确定位，管片必须能有6个方向作者通过AMEsim软件来对拼装机周向回转系统的运动：轴向直线运动(沿隧道轴线)、径向直线运进行建模仿真，研究了流量及负载对系统的影响，为动(隧道断面方向)、周向回转运动(绕隧道轴线)、系统的优化提供了试验平台。以及管片姿态微调的3个运动。1拼装机液压系统原理根据上述分析，管片拼装机液压控制系统的设计本中介绍66m的土压平衡盾构机

6、，采用3A+也针对6个自由度进行设计。即轴向平移回路，径向2B+1K(其中A为标准块，B为连接块，C为封顶升降回路，周向回转回路，横摇回路，俯仰回路，偏块)的管片拼装模式，如图1所示。转回路，除了这6个基本回路还需要一个锁紧回路。收稿日期：2012—06—04作者简介：孙志超(1988～)，男，硕士研究生，研究方向为智能机械与机器人应用技术。E—mail：sunzhichao198851@126．como第13期孙志超等：基于AMEsim盾构机管片拼装系统的建模与仿真·145·管片拼装机的动力系统采用一台45kW的电机利用AMESim软件的液压元件库建立管片拼装机带动一台轴向柱塞变量泵作为动力

7、来源，其中3个大周向回转系统的液压模型，根据其液压原理图，简略的粗调回路和一个微调回路单独动作。掉一些不重要的元件，如图3所示。周向回转运动采用两台高速液压马达，经行星齿轮减速机减速，小齿轮传动回转支承的大齿圈，带动整个管片拼装机旋转。平移回路采用2个液压油缸为执行元件，通过油缸的同步伸缩运动带动整个拼装机做平移运动。升降回路采用比例电磁阀控制2个液压油缸来实现同步升降运动。2个升降油缸差动，配合