毕业设计初稿

毕业设计初稿南交通大学螺旋输送机液压系统设计学号:20060905专业:机械设计制造及其自动化系机械工程学院专业机械设计制造及其自动化评语教评阅人评语人(签章)评阅成绩年月日中用盾构机的主要构件之一螺旋输送机的液压系统。根据螺旋输送机的工作级作环境、一级工作要求，实现螺旋输送机液压系统的设计计算。本论文的设巩固学生的专业知识，培养学生的独立设计能力和实际工作能力，锻炼学生机螺旋输送机的液压系统总体和部分的把握、计算和设计的能力，提高综合学知识解决生产实际问题的能力。毕业设计紧密联系实际，计算设计的结果场生产实际得到反映，利用实践来检验自己的设计水平，对今后的工作和学液压系统的设计方法和应用标准定输送机液压系统中液压元件的设计计算和选型CAD的绘制(包括螺旋输送机液压系统方案习报告并翻译外文资料指导教师:年月日审批人:盾构掘进机是一种专门应用于隧道工程开挖的大型高科技综合施工设备。它具有开挖速度快、质量高、人员劳动强度低、安全性高、对地表沉降和环境影响小等优点。在相同条件下,其掘进速度为常规钻爆法的4,10倍,具有明显的优势。广州等其他大中城市轨道交通也在迅猛发展，所以盾构在我国具有非常大的市的关键系统之一,它主要用来从盾构密封舱螺旋输送机液压tunnelingmachineisakindofspecialapplicationintunnelexcavationoflargeintegratedhightechconstructionequipment.Ithasfastexcavationspeedhighquality,lowlaborintensity,highsafety,smallenvironmentalimpactonsurfacesettlementandtheadvantagesandsoonUnderthesameconditions,thetunnelingspeedofshieldtunnelingmachineis~10timesasfastasconventionaldrill-blastingmethods,andithasobviousadvantages.EnteringthestcenturywithChinaslarge-scaleconstructionofelopmentstrategyrailwayshighwaysconstructionoflargeandmediumhydropowerstationsandSouthtoNorthwaterdiversion,transmitthenaturalgasfromthewesternareastoEastChinaandotherprojectshasalargenumberoflongtunneltoconstruction.Whilemodernurbanconstructionprojectsinthemetromunicipalengineering(sewagepipesandwaterpipes),thecrossrivertunnelarealsofastincreasing,Shanghai,Guangzhouandothercitiesarealsoacceleratingthedevelopmentofsubwayconstruction,soshieldinChinahasaverylargemarketdemand.ewconveyorisoneofthekeysystemsofshieldmachineitismainlyusedtoexhaustthesoilfromcapsulewhicharecutdownbycutterbodysoilarecompressedintosealingsoilplug,formedcertainresistancewhichcanstabilizedthesoilpressureofcapsulewithinthescheduledScrewconveyorusedhydraulicdriveandcontrolcancontroldofitselfaccordingtothepressurefeedbackandvariablespeedpumpelectronicproportionalcontrol,itistheeffectivemeanstomaintainacertainsoilpressureofcapsuleandbalancetheexcavationfacehorizontalpressureWhile,thereliableon-offofscrewconveyorexportgatecanensurethesafetyoftunnelconstruction.Thisarticlemainlydiscussestheworkingprinciple,hydraulicsystemdesignandcontrolmethodofscrewconveyor.dsshieldscrewconveyorhydraulic论 1 11.1.1盾构法 11.1.2土压平衡式盾构 21.1.3盾构机的国内外发展现状 3 451.3.1盾构螺旋输送机 51.3.2盾构螺旋输送机相关研究概述 61.3.3土压平衡盾构螺旋输送机力学机理简析 7定 132.1螺旋输送机基本液压系统设计 2.1.1螺旋输送机前闸门液压系统设计 132.1.2螺旋输送机伸缩门液压系统设计 142.1.3螺旋输送机后闸门液压系统设计 152.1.4螺旋输送机观察窗液压系统设计 162.2螺旋输送机液压泵液压马达系统控制方式设计 2.2.2电液比例技术的基本概念 182.2.3电液比例技术发展概况 192.2.4电液比例控制系统的组成 212.2.5电液比例控制系统的分类 222.2.6电液比例控制系统的特点 232.2.7电液比例控制技术发展趋势 242.2.8液压马达排量控制系统设计 252.2.9液压泵排量控制系统设计 26型 313.1.1前闸门液压缸主要参数计算 313.1.2伸缩门液压缸主要参数计算 323.1.3后闸门液压缸主要参数计算 333.1.4观察窗液压缸主要参数计算 343.1.5液压马达及液压泵的参数计算及选型 343.1.6电机功率计算及选择 353.2液压元件的选型 3.2.1螺旋输送机前闸门液压系统元件选型 363.2.2螺旋输送机伸缩门液压系统元件选型 36液压系统元件选型 373.2.4螺旋输送机观察窗液压系统元件选型 373.2.5螺旋输送机液压泵和液压马达系统元件选型 38算 394.1系统压力损失验算 4.1.1基本液压系统回路压力损失验算 394.1.2液压泵液压马达系统回路压力损失验算 394.2液压系统总效率验算 4.2.1基本液压系统总效率验算 394.2.2液压泵液压马达系统总效率的验算 404.3油液温升验算 结42致4344公用设施和各种交通方式日益复杂，市区明挖隧道施工，对城市生活的干扰问题日趋严重，特别在市区中心遇到隧道埋深较大，地质复杂的情况，若用明挖法建造隧道则很难实现。在这种条件下采用盾构法建设城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。此外，在建造穿越水域、沼泽地和山地的公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往因它在特定条件下的经济合理性而得到广泛采用。盾构机的主要构造如下图所示:构成盾构法的主要内容为:先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁开孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾竖井或基坑的后靠壁上。施工过程中挖螺旋输送机或泥浆泵等排土设备排出。盾构是这种施机具。它是一个能支承地层压力而又能向地层中推进种类型的支顶箱8.带式输送机9.管片拼装机10.刀盘驱动入苏联,并得以不同程度的发展,分别建造了各种不同用途的盾构,广泛使用，形成了现代盾构技术的主压平衡式为主,其原理是以泥水压力或土舱压力到安全快速施工的目的。现今世界上使用的盾构大部分是界上最大径的搂抱式母子泥水式盾构掘进机。欧洲为地层条件相对较好,没有日本的盾构技术那样花样翻法、于一体,联合建造了世界上最长的第一条英吉利海网格式盾构及土压平衡式盾构施工法,这些盾构的设计加构验。1991年上海地铁一号线引进法国FCB隧道提供了宝贵的经验,接着,上海地铁二号线区间隧在亮马河污水工程中引入日本直径线西延伸隧道工程;紧接着,首钢与德国海瑞克公司合作晚,与国外相比,在刀具、刀盘、轴承密动化控制系统等方面存在着较大的差距。在盾构国产技术及政策、法规等方面的困难。首先国内比较缺乏经济法规,以致在工作中无法可依、无章可循,只能沿用传机技术是一项复杂的系统工程,除掘进机本身外,还有地质护、通风、排水等其它系统;最后掘进机术是基础技术水平。我国在高新技术的开发应用方面差距较企业员工对盾构机的认识不足,缺乏一支训很多方面经验和技术都还比较落形成统一的规划和指导,切实有效地把力量组织起所突破,使我国的掘进机形成产业,在国际市场上掘进机是一种隧道掘进的专用工程机械,是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。用盾构机进行隧挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。所以创建具产盾构机势在必行。螺旋输送机是盾构的关键系统之一,从盾构密封舱内将刀盘切削下来的泥土排出盾体,泥土通过螺旋杆输送力,可把密封舱内土压力稳定在预定范围内，其一完成，所以其液压系统设计的合理与否关乎我国，是维持密封舱土压平衡，保持开关键部件，特别是在城市楼群密集、管线复杂等对地其主要功能有:度及地质状况等因素有关。保持密到计算机中。操作人员根据舱压借助螺旋输送机人工述之一。对盾构螺旋输送机的相关研究主要集中在以下几况复杂，输送机的封压能力并非稳定。为此，盾构机的装置，以确保维持土压平衡。即便如此，由于螺旋发生。同时，由于排土量不稳定，目前盾构螺旋输送深入研究螺旋输送机排土量影响因素，有利于实现盾的力学模型，用以描述输送机内总压力梯度和扭矩，提送机中的运动特性。设计土压平衡式盾构机的能力，其设计过程和此，对盾构机各部件深入研究意义重大。、胡绍华，以及浙江大学流体传动及控制计方法进行了一定的研究。中国矿业大学的江玉生，陈输送机理方面较早的研究工作，但模型精度较差，有待有一定的参考意义。如兰维持盾构开挖面土压平衡起着至关平衡盾构中只配备一节螺旋输送机，但近来在一些水土压平衡问题。根据土压平衡原理，建立双节串联螺旋输节串联螺旋输送机底部压力与其设备参数及渣土性质参、改造、选用和评价土压平衡盾构双节串联螺旋输送机。分居多,即=0);R1、R2——第G——微元体自重GffABRdx2)f1N1NAB送机数学模型元体的力学平衡条件，得出螺旋输送机底部YP0，则:,dP2,P2,f1,f2,Gsin0(1-8)将式(1),(6)代入式(8),计算可得:PYsin,YR2(cos,sin)22(1-9)PL2R2L2(L2sin,R2cos),R2L2sin(1-10)nP1XR1sin,XR1(cos,sin),PEH22(1-13)PL1R1L1(L1sin,R1cos),R1L1sin,PEH2(1-14)可以采用双节串联螺旋输送机来平余量;出土是第二节螺旋输送机增加与否的能动螺旋输送机旋转。同时液压系统通过驱动液压后闸门和瞭望孔的启闭进行控制。泥土充满机壳上升。前闸门工作时全开,紧急时刻当伸缩油缸伸出时,片收回,使螺旋部分与盾体分离。开挖的土方等从后最终通过小车运到地面。螺旋输送机的主要功能:一是的泥土排出盾构;二是泥土通过螺旋杆输送压缩形成水流出,保持泥土舱土压稳定;三是改变螺旋机转速,调能够研制生产，且长期处于该领域的垄断地位。现如规模建设和城市化进程的逐步加快，巨大隧道的施工大。所以创建具有我国自主知识产权的国产盾构机势机必不可少的一部分，其设计的合理性对我国盾构的输送机的液压系统又是其最重要的系统之一，对螺旋程都十分重要，所以计。工作时，前闸门开启，可以让螺旋轴收回时，通过液压系统使前闸磁换向阀8.溢流减压阀9.进油口在螺旋输送机前闸门液压系统图中，采用双液压缸液压杆的伸缩来控制闸门的的共同作用，可以使液压缸在电磁换向阀处于中，但由于液控单向阀的泄漏问题，它不可能给液旋输送机伸缩门液压系统设计缩门位于螺旋输送机的中间部位(若是双节串联螺旋输送机则9.进油口后闸门液压系统设计5.三位四通电磁换向阀.单向阀9.二位二通电磁换向阀10.溢流阀11.节等液压缸的活塞杆固定在设定位应能保证螺旋输送机后闸门的可靠关闭，以保证压力舱，二位二通电磁换向阀断电，油路导通，此时蓄能器,计便工作人员对螺旋输送机的维修统的设计和螺旋输送机前闸门相似，具体液压2螺旋输送机液压泵液压马达系统控制方式设计素是要保持密封仓内的进土量和排土量相匹配。通常采取两种控制模式，一一种是控制排土量的排土控制模式，即通过土压下图所示，根据所处的地质地层情况及实当土压力超过目标土压设定的上限时，螺旋输送机的土压力低于目标土压设定的下限时，螺旋输送机的转速于目标土压设定的范围土压平衡式盾构机的排土控制上的土压计对土压进行实时监控，监测到的数值变性等都会导致系统特性的变化，使原来整定的PID参数无法保证对系统进行很，进行自整定控制计算及控制输出，直到参数整定的条件，程序将进行普通的非线性本概念从而对工程控制提出了更高的要求。现代微电子技术普及和发展，又为实现各类工艺过程的最佳控制提供事工程领域，普液比例技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控统中，凡是系统的输出量，如压广义的比例控制系统作出区分:根据输入控制信号的液控制;根据控制系统构成特点和技术特性，进一起系统状态改变，而这种改变正是强迫这个误差为状态，直到新的误差被检测出来。比例控制装造精度。闭环比例阀也可以用于外部反馈闭环系事工程领域发展起来的电液控制技术，而电液比要求苛刻，制造控制之间的新型电液控制技术分支。或按程序自动进行。不同的是在比例控制中，比例元在系统不稳定的情况。机速度很快，因此对控制系统的快速性，动(断通控制)又不能满足高质量控制系统的要发一种可靠、廉价、控制精度和响应特性均能满足工能伺服阀基础上，增大电一机械转换构，着重改善阀的抗污染性能，并降低制造成压阀为基础，采用可靠、价廉的模拟电一机械转应的阀内设计，从而获得对油质要求与一般工业阀相足大部分工业控制要求的比例控制元件。水平的提高，系统抗污染能力的增强，而对系统耗能，在这样的背景下，在一般比例技术与伺服技术之发挥作用的中间地带。这一个方面使电液控制系统在一大步。。此间，比例技术开换器(比例电磁铁)用于工业液压阀，以代替开关电磁铁或乎没有变化，阀内不含受控参数的反馈闭的比例元件相继问世，耐高压比例电磁铁和相当。这一阶始和插装阀相结合，开发出各种不同功能和规格阀(又称高性能电液比例方向阀、比例伺服阀、闭种阀的电一机械转换器采用比例电磁铁，功率级阀(零遮盖阀口，阀芯与阀套之间的配合精度与伺服小的问题。它的性能与价格介于伺服阀与普通比口。控制方式，其输入信号按载频原理工器主要是步进电动机和按脉宽调制方式工作的只能用于小流量控制的场合，如作理、调整和运算采用编程手段实现。近来，电液开发应用，数字比例控制的产品己经由芯片级发普遍，在新系统设计和旧设备改造中正成为用户术装备水平和设备的自动化程度，发挥了极为重量泵及变量马达)、动力执行单元及动力源、工程负载一和电反馈称为内反馈回路，把由输出引回到输入端的者的电液比例控制系统，才成为闭环控制系统。组成电液比例控制系统基本单元的功能如下:反馈信号存在的情况下，它给出与反馈信号有相以是信号发生装置或程序控制器。指令信号可以信号必须是同量纲、同量级的。如果比例电控器转换成同类型的电量。如遇到不同类型的量作比态特性。外环检测元件直接检测输出量，用于提高整个系统的性能和控制精度。液比例控制系统中，液压元件(比例，常为液压动力机构。为进一步改善系统的静、动态的分类方式都代表系统的一定特点。按被控量是否被检控制系统和闭环比例控制系统。随着整体闭环比增加。比例节流用在功率较小的场合，而后者用于控制功率的特点元件可以有无限种状态，分别对应于受控对象的元件是电液比例阀，它与伺服阀、传统液压较从经济性和可靠性来看，其更接近于开关控制系统。其特点为:气轮机进气阀位置比例控制;还可以实现高精度的同步降的输出信号，输出信号的变化速率通过电位调。。得不使执行元件的连接管路延长，这就不可避免地增，对系统的动态特性不利，但若采用电液比例控制阀时电液比例控制系统也存在一些缺点:，并发展低成本的比例阀，其主要零件与标能力大，易于集成;此外在比例容积控制频量控制系统旋输送机旋转的目的。在本论文中，液压马达过改变自身排量来改变螺旋输送机转速从而控旋输送机在工作时功率较大，系统的发热也较的转速进行精确检测，从而通过控制系统对其转速进行统中，液压泵处于一个闭式系统中，初始设定系转速，最终达到控制螺旋输送机的排土量的目的，故泵的排量电液比例控制机构。该变量泵的变量模式有以下几种:把油泵的排量调整到零。斜盘快速摆动时出现的压力阀定。该变量模式中，与预先选定的比例电磁铁(a和b)电流盾构螺旋输送机液压系统设计参数如下表:4液压缸无杆腔工作面积为有杆腔工作面积的两倍，即:由以上两式联立得:DqFqpqcm66.56mmmmin液压缸无杆腔工作面积为有杆腔工作面积的两倍，即:DhFhDhdhphcm22———后闸门单个液压缸最大关闭力,Fh=40kNph缸最高工作压力,ph=25MPaDh压缸活塞直径,mm液压缸无杆腔工作面积为有杆腔工作面积的两倍，即:mmQhDhdhvh0.76L/min———后闸门关闭时液压缸所需流量,L/min液压缸无杆腔工作面积为有杆腔工作面积的两倍，即:mmmin型Wm则:TmTijj8NmT—螺旋输送机的最大输出转矩,T1=189000NmMPap527MPa。:Vm2Tmpmm232.1cm3/rmv=0.95马达实际所需的最大流量为:mv644.7L/min择单个液压泵的实际输出功率为:NpmQp322.35kWQp7L/min型选型结果如下表所示:型选型结果如下表所示:型选型结果如下表所示:型Lmin输送机前闸门液元件选型已被生产厂家做成标准模块，故在此不验算是为正确调整系统的工作压力，使执行元件输出路压力损失验算损失应较为接近，且在此处压力损失为粗略估统压力损失取为何前闸门压力损失一样为达系统回路压力损失验算，其回路中液压元件较少，系统结构比该较小。由于系统的管路布置未知，故在此粗略验算总效率验算无法估算，从而管路系统的总效率无法估m率俱为:m达系统总效率的验算容积损失无法得知，故在此估算本液压系统中管mv=0.95则该系统液压传动系统的总效率为:pmmv95=0.90255果，如油温上升，油液黏度很快下降，泄露增大，容油液形成胶状