外文翻译--盾构机的压力调节液压推力系统的仿真分析 中文版.doc

毕业设计(论文)外文资料翻译系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：外文出处：Front.Mech.Eng.2011,6(3):377382附件：1.原文；2.译文2013年03月盾构机的压力调节液压推力系统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：液压推进系统在盾构掘进机中是一个重要的系统。推力气缸压力调节推力系统在隧道开挖过程中有重要作用。为了研究系统的特点，在本文中,液压推进系统被解释说是和一个相应的仿真模型进行优化。压力调节某组的缸不会影响其他组缸的运行。泵位移对压力调节和供油流量适应系统的需求有很大的影响。一个恰当的例子解释了如何模拟隧道开挖期间压力调节工作。关键词：隧道，液压推进系统，压力调节,仿真1介绍盾构机是一种用于地下隧道开挖的大型和复杂的机器。它是用于建设工程，如地下铁路、城市管道、海底隧道等等。液压技术是广泛应用于盾构掘进机。例如,它是用于推力系统,刀盘驱动系统,螺旋输送机,段安装工等。隧道开挖工作的研究已开展。杉本和斯顿在力学分析基础上构建了一个隧道开挖理论模型1,其仿真结果与观测数据吻合的较好。玛雅和罗德里格斯使用离散数值模型分析了基坑开挖过程，并对一些推力和转矩也进行了研究3。许等人在隧道开挖研究中也已经发现一些工作参数之间的关系4，但只有少数研究已经完成液压系统。胡等人也做了一些在推力系统的机器上的工作。压力和流量复合控制也被其研究5。文献5不同的系统研究。推力系统压力的调节是通过使用这种调节的简化的仿真模型和案例的研究进行了讨论。2推力系统推力系统是盾构掘进机的重要组成部分。该系统由动力单元(电机和液压泵),液压阀,液压缸作为执行机构。推力液压缸的数量通常是16或32。如果个人控制液压缸的应用,高数量的比例控制阀和压力传感器是必需的。此外,在开挖时机器操作员必须控制16或32压力参数，个人控制是十分复杂和昂贵的。如今,推力气缸通常分为四个或五个组,四组安排更常见。四组缸分为A组、B组、C组、D组,对应到右区域,低区、左区和上区。四组缸的比例ABCD通常是4543,见图1。在B组需要更多的缸来计数较低的区域的切削热和高压力。如果他们是在同一组，液压油在不同缸中发挥作用都是相同的。在这种情况下,只有四个比例控制阀门是必需的,机器操作员只需要控制四个压力参数。在隧道开挖时，液压缸用高压液压油产生推力时推动机器前进。机器操作员可以调整液压压力的推力来使气缸实现转向控制和机态调整。推力过程结束后,段安装将组成一个新的环境的隧道。当一段座落,对应缸延伸。在段安装中这些气瓶发挥作用，用小力来完成段安装过程。3液压回路和建模推力系统液压回路如图2。该系统主要由一个可变位移泵1,减压阀2、换向阀3、四减压阀4和十六缸液压缸7。泵的位移量正比于输入信号。当系统过载时，泄压阀和换向阀是用来控制扩展运动或收缩运动。减压阀是最重要的组成部分,用于调整液压缸的压力。当气缸是扩展的,高压油从液压泵1,然后流经换向阀3,减压阀4,单向阀5,开/关阀6,最后进入后室的液压缸7。回压油流出7缸的有杆腔,然后通过定向控制阀门3回油箱。当气缸缩回,油流经换向阀3,然后进入液压缸7的有杆腔。背部压力油流出后室,然后通过开/关阀6,单向阀8,换向阀3,最后进入油箱。商业软件AMESim作为仿真分析工具。为了简化模型，两组液压缸（通常是左区和右区）被进行分析。通过使用这两个区域，模拟盾构机可能的转向运动。仿真模型如图3所示。软件所提供的所有的液压模型除了减压阀的正常模式，是建立一个“超级元件”合成的常用的几种模型。阀门提供了更多的细节不仅有工作参数，而且还有内部结构。在盾构掘进机工作时，可变位移泵与比例位移控制泵具有相同的功能，泵的位移量与输入信号成正比。缸负荷模型的三部分是:土压力、摩擦,力所引起的推力运动。土压力施加在本机的铣头和衬里上。压力施加到刀头影响推力运动,压力在衬里可以忽略。摩擦阻力对衬里的机器引起的土压力是相当大的,占一半以上的推力。然而,在基坑开挖过程时压力和摩擦力几乎保持不断。因此,这两种力量都被设置为常数的模型，土压力设置输入信号的负载模型和摩擦中设置质量模型之间有一个线性关系，即推进速度和推力的关系,见图44。黑星点代表实验结果68%的开放率,白色的方形光点代表结果36%开放率，每一个实线显示了推进速度和推力的线性关系。在广州地铁建设的3号线所显示的数据很好的体现了这个线性关系6。一个更大的推力导致更高的推进速度。这是因为更大的力引起较大的刀具进给速度,在固定的时间间隔内更多的土壤将被切断。为了推动机器前进，这个推力应大于土压力施加到刀头连同摩擦力。如果推力不是足够大,机器将不会进步。在图3中,有一个死区在负荷模型。在死区中，推力是不足以推动机器前进；比如像参考文献6这种情况。虽然机器是前进的,但增加了推力将导致增加推进速度，这个实验结果应用于负荷模型。压力调节决定队伍的开挖所以方向机是影响压力分布的推力缸。机器操作员可以通过调整压力缸组控制机器的姿势。如果相应设置的压力调节这台机器可能引导左或右,或提前沿着小角边。通常,隧道尽头的开挖,隧道轴线之间的差异和实际设计隧道轴线应不超过20毫米。否则机器操作员必须重新调整机器推进轴。因此,在隧道开挖时压力调节是非常重要的函数。4仿真仿真参数如表1所示是从南京地铁的建设中所使用的盾构机获得的。左、右推力组用于仿真，十六液压缸减少到八,63cc/启最大位移泵应减少到31.5cc/启。缸的活塞直径是300mm,杆直径是240mm。无论是左或右推力组,每个都包含四个液压缸,简化为一个具有相同的工作区域与原缸组的液压缸。因此,模拟缸的活塞直径和杆直径分别是600和480毫米。当机油压力大约是8MPa,供应约9200KN的推力,机器开始移动。参考7,就是指摩擦力占53.5%-73%的推力。因此,摩擦力是设定在6000KN,大约65%的推力。剩下的3200KN施加在铣刀头隧道开挖中。