外文翻譯--盾構(gòu)機(jī)的壓力調(diào)節(jié)液壓推力系統(tǒng)的仿真分析 中文版.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯系別：機(jī)電信息系專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：外文出處：Front.Mech.Eng.2011,6(3):377382附件：1.原文；2.譯文2013年03月盾構(gòu)機(jī)的壓力調(diào)節(jié)液壓推力系統(tǒng)的仿真分析高等教育出版社和斯普林格出版社柏林海德堡2011摘要：液壓推進(jìn)系統(tǒng)在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)中是一個(gè)重要的系統(tǒng)。推力氣缸壓力調(diào)節(jié)推力系統(tǒng)在隧道開(kāi)挖過(guò)程中有重要作用。為了研究系統(tǒng)的特點(diǎn)，在本文中,液壓推進(jìn)系統(tǒng)被解釋說(shuō)是和一個(gè)相應(yīng)的仿真模型進(jìn)行優(yōu)化。壓力調(diào)節(jié)某組的缸不會(huì)影響其他組缸的運(yùn)行。泵位移對(duì)壓力調(diào)節(jié)和供油流量適應(yīng)系統(tǒng)的需求有很大的影響。一個(gè)恰當(dāng)?shù)睦咏忉屃巳绾文M隧道開(kāi)挖期間壓力調(diào)節(jié)工作。關(guān)鍵詞：隧道，液壓推進(jìn)系統(tǒng)，壓力調(diào)節(jié),仿真1介紹盾構(gòu)機(jī)是一種用于地下隧道開(kāi)挖的大型和復(fù)雜的機(jī)器。它是用于建設(shè)工程，如地下鐵路、城市管道、海底隧道等等。液壓技術(shù)是廣泛應(yīng)用于盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。例如,它是用于推力系統(tǒng),刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),螺旋輸送機(jī),段安裝工等。隧道開(kāi)挖工作的研究已開(kāi)展。杉本和斯頓在力學(xué)分析基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個(gè)隧道開(kāi)挖理論模型1,其仿真結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)吻合的較好?，斞藕土_德里格斯使用離散數(shù)值模型分析了基坑開(kāi)挖過(guò)程，并對(duì)一些推力和轉(zhuǎn)矩也進(jìn)行了研究3。許等人在隧道開(kāi)挖研究中也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些工作參數(shù)之間的關(guān)系4，但只有少數(shù)研究已經(jīng)完成液壓系統(tǒng)。胡等人也做了一些在推力系統(tǒng)的機(jī)器上的工作。壓力和流量復(fù)合控制也被其研究5。文獻(xiàn)5不同的系統(tǒng)研究。推力系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié)是通過(guò)使用這種調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)化的仿真模型和案例的研究進(jìn)行了討論。2推力系統(tǒng)推力系統(tǒng)是盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的重要組成部分。該系統(tǒng)由動(dòng)力單元(電機(jī)和液壓泵),液壓閥,液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。推力液壓缸的數(shù)量通常是16或32。如果個(gè)人控制液壓缸的應(yīng)用,高數(shù)量的比例控制閥和壓力傳感器是必需的。此外,在開(kāi)挖時(shí)機(jī)器操作員必須控制16或32壓力參數(shù)，個(gè)人控制是十分復(fù)雜和昂貴的。如今,推力氣缸通常分為四個(gè)或五個(gè)組,四組安排更常見(jiàn)。四組缸分為A組、B組、C組、D組,對(duì)應(yīng)到右區(qū)域,低區(qū)、左區(qū)和上區(qū)。四組缸的比例ABCD通常是4543,見(jiàn)圖1。在B組需要更多的缸來(lái)計(jì)數(shù)較低的區(qū)域的切削熱和高壓力。如果他們是在同一組，液壓油在不同缸中發(fā)揮作用都是相同的。在這種情況下,只有四個(gè)比例控制閥門(mén)是必需的,機(jī)器操作員只需要控制四個(gè)壓力參數(shù)。在隧道開(kāi)挖時(shí)，液壓缸用高壓液壓油產(chǎn)生推力時(shí)推動(dòng)機(jī)器前進(jìn)。機(jī)器操作員可以調(diào)整液壓壓力的推力來(lái)使氣缸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制和機(jī)態(tài)調(diào)整。推力過(guò)程結(jié)束后,段安裝將組成一個(gè)新的環(huán)境的隧道。當(dāng)一段座落,對(duì)應(yīng)缸延伸。在段安裝中這些氣瓶發(fā)揮作用，用小力來(lái)完成段安裝過(guò)程。3液壓回路和建模推力系統(tǒng)液壓回路如圖2。該系統(tǒng)主要由一個(gè)可變位移泵1,減壓閥2、換向閥3、四減壓閥4和十六缸液壓缸7。泵的位移量正比于輸入信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，泄壓閥和換向閥是用來(lái)控制擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)或收縮運(yùn)動(dòng)。減壓閥是最重要的組成部分,用于調(diào)整液壓缸的壓力。當(dāng)氣缸是擴(kuò)展的,高壓油從液壓泵1,然后流經(jīng)換向閥3,減壓閥4,單向閥5,開(kāi)/關(guān)閥6,最后進(jìn)入后室的液壓缸7?；貕河土鞒?缸的有桿腔,然后通過(guò)定向控制閥門(mén)3回油箱。當(dāng)氣缸縮回,油流經(jīng)換向閥3,然后進(jìn)入液壓缸7的有桿腔。背部壓力油流出后室,然后通過(guò)開(kāi)/關(guān)閥6,單向閥8,換向閥3,最后進(jìn)入油箱。商業(yè)軟件AMESim作為仿真分析工具。為了簡(jiǎn)化模型，兩組液壓缸（通常是左區(qū)和右區(qū)）被進(jìn)行分析。通過(guò)使用這兩個(gè)區(qū)域，模擬盾構(gòu)機(jī)可能的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。仿真模型如圖3所示。軟件所提供的所有的液壓模型除了減壓閥的正常模式，是建立一個(gè)“超級(jí)元件”合成的常用的幾種模型。閥門(mén)提供了更多的細(xì)節(jié)不僅有工作參數(shù)，而且還有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，可變位移泵與比例位移控制泵具有相同的功能，泵的位移量與輸入信號(hào)成正比。缸負(fù)荷模型的三部分是:土壓力、摩擦,力所引起的推力運(yùn)動(dòng)。土壓力施加在本機(jī)的銑頭和襯里上。壓力施加到刀頭影響推力運(yùn)動(dòng),壓力在襯里可以忽略。摩擦阻力對(duì)襯里的機(jī)器引起的土壓力是相當(dāng)大的,占一半以上的推力。然而,在基坑開(kāi)挖過(guò)程時(shí)壓力和摩擦力幾乎保持不斷。因此,這兩種力量都被設(shè)置為常數(shù)的模型，土壓力設(shè)置輸入信號(hào)的負(fù)載模型和摩擦中設(shè)置質(zhì)量模型之間有一個(gè)線性關(guān)系，即推進(jìn)速度和推力的關(guān)系,見(jiàn)圖44。黑星點(diǎn)代表實(shí)驗(yàn)結(jié)果68%的開(kāi)放率,白色的方形光點(diǎn)代表結(jié)果36%開(kāi)放率，每一個(gè)實(shí)線顯示了推進(jìn)速度和推力的線性關(guān)系。在廣州地鐵建設(shè)的3號(hào)線所顯示的數(shù)據(jù)很好的體現(xiàn)了這個(gè)線性關(guān)系6。一個(gè)更大的推力導(dǎo)致更高的推進(jìn)速度。這是因?yàn)楦蟮牧σ疠^大的刀具進(jìn)給速度,在固定的時(shí)間間隔內(nèi)更多的土壤將被切斷。為了推動(dòng)機(jī)器前進(jìn)，這個(gè)推力應(yīng)大于土壓力施加到刀頭連同摩擦力。如果推力不是足夠大,機(jī)器將不會(huì)進(jìn)步。在圖3中,有一個(gè)死區(qū)在負(fù)荷模型。在死區(qū)中，推力是不足以推動(dòng)機(jī)器前進(jìn)；比如像參考文獻(xiàn)6這種情況。雖然機(jī)器是前進(jìn)的,但增加了推力將導(dǎo)致增加推進(jìn)速度，這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于負(fù)荷模型。壓力調(diào)節(jié)決定隊(duì)伍的開(kāi)挖所以方向機(jī)是影響壓力分布的推力缸。機(jī)器操作員可以通過(guò)調(diào)整壓力缸組控制機(jī)器的姿勢(shì)。如果相應(yīng)設(shè)置的壓力調(diào)節(jié)這臺(tái)機(jī)器可能引導(dǎo)左或右,或提前沿著小角邊。通常,隧道盡頭的開(kāi)挖,隧道軸線之間的差異和實(shí)際設(shè)計(jì)隧道軸線應(yīng)不超過(guò)20毫米。否則機(jī)器操作員必須重新調(diào)整機(jī)器推進(jìn)軸。因此,在隧道開(kāi)挖時(shí)壓力調(diào)節(jié)是非常重要的函數(shù)。4仿真仿真參數(shù)如表1所示是從南京地鐵的建設(shè)中所使用的盾構(gòu)機(jī)獲得的。左、右推力組用于仿真，十六液壓缸減少到八,63cc/啟最大位移泵應(yīng)減少到31.5cc/啟。缸的活塞直徑是300mm,桿直徑是240mm。無(wú)論是左或右推力組,每個(gè)都包含四個(gè)液壓缸,簡(jiǎn)化為一個(gè)具有相同的工作區(qū)域與原缸組的液壓缸。因此,模擬缸的活