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首页1.2m缩尺盾构机械结构与液压系统仿真研究
本文档深入探讨了"1.2m缩尺实验盾构机械结构与液压系统设计",发表于2014年的《工程设计学报》第二十一卷第二期。作者团队由周鸿彬、龚国芳、王林涛和吴伟强组成,他们隶属于浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室。该研究的目的是为了理解盾构掘进过程中物理参数间的相互作用,并通过综合模拟试验台来优化工作参数。 研究的核心是设计并开发了一台全断面缩尺盾构掘进机,这台设备主要由刀盘系统、推进系统和螺旋输送机系统构成,它们模拟真实盾构在地下掘进的过程。设计者详细阐述了缩尺盾构的机械结构,包括其设计理念,以及盾构如何通过这些部件协同工作,实现土体切割、推进和渣土排出等功能。 液压系统是缩尺盾构的关键部分,设计者详尽地介绍了液压系统的运作原理,强调了其在控制刀盘转速和推进速度方面的功能特性。他们进行了精心的选型计算,确保液压系统的性能能满足实验需求。通过AMESim软件,研究人员进行了刀盘液压系统和推进液压系统的仿真分析,结果显示,这种设计允许实时调整和控制设备的运动,从而验证了液压系统的有效性。 此外,论文还提到了研究背景,如国家自然科学基金创新研究群体科学基金和国家“973”重点基础研究发展计划的支持,以及两位主要作者的学术背景和联系方式。关键词包括缩尺盾构、机械结构、液压系统和系统仿真,这些都反映了研究的焦点和领域。 这篇论文不仅提供了缩尺盾构的详细设计过程,而且展示了在实际工程应用中的关键技术和方法,对于盾构机械设计和控制系统的理解具有很高的参考价值。
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第 21 卷第 2 期
2014 年 4 月
工 程 设 计 学 报
Chinese Journal of Engineering Design
Vol .21 No .2
Apr .2014
收稿日期 :2013‐09‐29 . 本刊网址 · 在线期刊 :http ://www .
j
ournals .zju .edu .cn/
g
csjxb
基金项目 :国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助项目 (51221004) ;国家“973”重点基础研究发展计划资助项目
(2013CB035404) .
作者简介 :周鸿彬(1989 — ) ,男 ,浙江余姚人 ,硕士生 ,从事流体传动与控制技术研究 ,E‐mail :21225175@ zju .edu .cn .
通信联系人 :龚国芳(1963 — ) ,教授 ,博士生导师 ,E‐mail :
g
fgong@ zju .edu .cn .
DOI :10 .3785/
j
.issn .1006‐754X .2014 .02 .014
1畅 2 m 缩 尺 实 验 盾 构 机 械 结 构 与 液 压 系 统 设 计
周鸿彬 ,龚国芳 ,王林涛 ,吴伟强
(浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室 ,浙江 杭州 310027)
摘 要 :为研究盾构掘进时各物理参数之间的相互影响 ,进而确定相适应的工作参数 ,设计开发了全断面盾构掘进
机综合模拟试验台 .其中 ,用于模拟真实盾构掘进的缩尺盾构主要由刀盘系统 、推进系统 、螺旋输送机系统等组成 .
根据实验的需要 ,设计了缩尺盾构的机械结构 ,详细说明了结构设计的思想以及缩尺盾构的工作过程 .设计了缩尺
盾构的液压系统 ,详细说明了液压系统的工作原理 、功能特点和选型计算 .利用 AMESim 软件对刀盘液压系统和
推进液压系统进行仿真分析 .仿真结果显示 ,刀盘转速和缩尺盾构的推进速度都可以实时控制 ,所设计的液压系统
能够满足实验需要 .
关键词 :缩尺盾构 ;机械结构 ;液压系统 ;系统仿真
中图分类号 :T H 137畅8 ;T H 122 文献标志码 :A 文章编号 :1006‐754X(2014)02‐0185‐06
Mechanical structure and hydraulic system design of
1畅2 m simulated shield machine
ZHOU Hong‐bin ,GONG Guo‐fang ,WANG Lin‐tao ,WU Wei‐
q
iang
(State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control ,Zhejinag University ,Hangzhou 310027 ,China)
Abstract :A full‐face shield tunneling machine simulator test rig was designed for the research on
the interaction of the various physical parameters in the process of tunneling in order to determine
the adapted working parameters for different geological conditions .The simulated shield machine
consisting of a cutter head system ,a thrust system and a screw conveyor system was used to sim‐
ulate the real tunneling process of the shield .The mechanical structure of the simulated shield
machine was designed ,so were the cutter head hydraulic system ,the thrust hydraulic system and
the screw conveyor hydraulic system .The design ideas of structure and the working processes of
the simulated shield machine were introduced as well as the working principle ,function features
and units selection of the hydraulic systems .AMESim was used to simulate the speed regulation
control features of the cutter head hydraulic system and the thrust hydraulic system .The simula‐
tion results indicate the rotating speed of cutter and the speed of simulated shield machine can
both be controlled real‐timely .
Key words :simulated shield ;mechanical structure ;hydraulic system ;system simulation
盾构是挖掘大截面 、长距离隧道的专用工程装
备 .研究设计盾构模拟试验平台 ,并进行相关的试验
可以为我国盾构机的设计 、制造和发展提供理论支
持 ,具有重要意义
[1‐5]
.采用缩尺盾构进行试验 ,可以
降低试验成本 ,安全系数高 ,并且容易获得实际盾构
掘进过程中难以测量的数据 .同时 ,根据缩尺盾构与
实际盾构的相似关系 ,能以较小的经济代价 ,获得比
较可靠的实验数据
[6]
.
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