新型TBM推进机构试验台液压系统设计及仿真

摘要

全断面硬岩掘进机(简称TBM)是一种专门用于开挖隧道的复杂大型机械。推进系统是其关键子系统，在掘进过程中需承受极限重载荷、大突变载荷及强振动载荷，因此容易导致构件损伤失效甚至发生工程事故。提高机构载荷顺应性是解决这些问题的关键，为此课题组设计了一种具有较好掘进性能的新型混联式推进机构。由于TBM造价昂贵且发生事故的后果极其严重，因此先将该机构做成试验台进行研究以减小施工风险。本文以该试验台推进系统为研究对象设计液压系统，开展了以下几个方面的研究工作：
　　1.通过对新型混联式推进机构的结构和动作分析，确定其有主推进器和副推进器两个推进系统，并且有四种掘进模式：分别是单环、双连环、三连环以及连续掘进。本文以三连环掘进方式为研究对象设计液压系统。根据给定的系统参数计算液压元件参数，并完成选型及校核，为液压集成和液压仿真奠定基础。
　　2．运用SolidWorks软件搭建液压系统集成块的三维模型。通过集成块内的通油孔道来替代液压系统大部分油路，极大地减少了液压系统的管路和管接头数量。使整个液压装置整齐美观、结构紧凑，并改善液压系统的密封性，提高系统稳定性。
　　3．单组液压系统动作控制仿真分析。运用AMESim软件搭建单组液压系统的仿真模型并完成仿真分析。将仿真结果与设计要求进行对比，研究所设计液压系统是否可行。仿真结果符合试验台动作设计要求是下一章动态控制性能仿真研究的前提。
　　4．推进系统动态控制性能仿真。删除对动态控制仿真影响小的液压元件，简化液压系统。结合AMESim软件中的HCD库搭建由比例方向阀，比例溢流阀，液压缸及负载组成的仿真模型。通过仿真分析液压系统能否适应复杂多变的工作环境，并对仿真模型分别采用开环和闭环PID控制，对比两种控制方式下的仿真结果，研究两种控制方式对动态控制性能的影响。

目录

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主要符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状综述

1.3 课题来源及主要研究内容

1.4 本章小结

第二章 试验台推进液压系统设计

2.1 机构介绍

2.2 液压系统设计

2.3 液压元件设计与选型

2.4 液压缸速度校核

2.5 本章小结

第三章 液压系统集成设计

3.1 设计背景

3.2 集成块设计分析

3.3 集成块设计

3.4 集成块装配

3.5 本章小结

第四章 推进液压系统仿真分析

4.1 AMESim软件介绍

4.2 单组液压系统动作控制仿真分析

4.3 液压系统动态控制性能仿真分析

4.4 推进系统开环与闭环PID控制仿真分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢