1.22 m微型土压平衡盾构液压系统设计与研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.05.021

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隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (5): 857-864.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.05.021

1.22 m微型土压平衡盾构液压系统设计与研究

郭京波，张海东，陈晓阳，张潮，周庆祥

（石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043）

收稿日期:2018-01-05 修回日期:2018-03-20 出版日期:2018-05-20 发布日期:2018-06-01
作者简介:郭京波（1966—），男，河北赵县人，2006年毕业于北京交通大学，车辆工程专业，博士，教授，现从事大型机械设备设计与研发工作。Email： guojingbo66@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金资助（51275321）

Design and Research on Hydraulic System of 1.22 m Miniature Earth Pressure Balance Shield

GUO Jingbo, ZHANG Haidong, CHEN Xiaoyang, ZHANG Chao, ZHOU Qingxiang

(School of Mechanical Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, Hebei, China)

Received:2018-01-05 Revised:2018-03-20 Online:2018-05-20 Published:2018-06-01

摘要/Abstract

摘要：

为提高市政管道施工技术，满足不断增长的管道建设要求，设计并制造1.22 m微型土压平衡盾构。对液压系统的控制要求、功能特性与工作原理进行研究，并进行详细计算，分析微型盾构引出的液压系统技术问题及解决方案。通过AMESim软件对刀盘驱动系统与推进系统进行仿真分析，结果表明： 1）当载荷发生变化时，刀盘转速基本维持恒定，变化率为4.8%；刀盘驱动系统具有良好的鲁棒性。2）针对均布定载荷与均布变载荷，可实时控制推进速度，响应快且仅有较小超调量，超调量最大为12%；推进系统具有良好的速度控制性能。仿真试验效果良好，具有一定的实践指导意义。

关键词: 微型土压平衡盾构, 液压系统, 负载敏感, AMESim, 仿真, 市政管道施工

Abstract:

In order to improve the construction technology of municipal pipeline and meet the increasing requirements of pipeline construction, a miniature EPB (earth pressure balance) shield with diameter of 1.22 m is designed and manufactured. The control requirements, functional characteristics and working principles of the hydraulic system are studied, and detailed calculation is carried out. And then the technical problems of the hydraulic system induced by the miniature shield and the relevant solutions are analyzed. The driving system and thrusting system of the cutterhead is simulated and analyzed by software AMESim. The research results show that: (1) When the load varies, the rotating speed of the cutterhead hardly varies (for about 4.8%), which indicates that the cutterhead driving system has good robustness. (2) The thrusting speed can be controlled in real time under uniformly fixed load and uniformly varying load conditions; the response speed is fast, and there is only a small overshoot and the maximum is 12%, which shows that the thrusting system has good speed control performance. The simulation results are good and have practical guiding significance.

Key words: miniature EPB (earth pressure balance) shield, hydraulic system, load sensitivity, AMESim, simulation, municipal pipeline construction

中图分类号:

U 455.3+9

郭京波，张海东，陈晓阳，张潮，周庆祥. 1.22 m微型土压平衡盾构液压系统设计与研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(5): 857-864.

GUO Jingbo, ZHANG Haidong, CHEN Xiaoyang, ZHANG Chao, ZHOU Qingxiang. Design and Research on Hydraulic System of 1.22 m Miniature Earth Pressure Balance Shield[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(5): 857-864.

[1]	李杰, 张鑫, 马超, 杨龙, 郭京波. 管片拼装机提升系统同步性能分析与试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1072-1080.
[2]	李晓冉, 丁文其. 基于机械臂的隧道波纹钢支护结构装配控制技术探究[J]. 隧道建设, 2020, 40(4): 520-530.
[3]	蒋永春，管会生，陈明，曾文宇. 煤矿斜井连续带式出渣机软起动方式优化研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(11): 1903-1909.
[4]	郝用兴，刘玉洋，周建军，周洋，郑淑娟，雷超. 基于VW-PCA的盾构刀盘驱动液压系统故障诊断[J]. 隧道建设, 2018, 38(1): 118-123.
[5]	王媛，周晓军，周小涵. 某新建地铁车站与既有站换乘模式及换乘设施研究[J]. 隧道建设, 2017, 37(S2): 181-187.
[6]	李光朋，李延民，李皓楠. 复合地层顶管机刀盘中心驱动液压系统的设计与分析[J]. 隧道建设, 2017, 37(9): 1173-1178.
[7]	薛广记, 董艳萍, 范磊, 郑永光. 超大断面马蹄形盾构盾体系统研究设计及应用[J]. 隧道建设, 2017, 37(9): 1179-1186.
[8]	李阁强，牛彦杰，陈馈，徐莉萍，郭冰菁，李跃松. 基于BP-PID控制器的盾构液压推进控制系统研究[J]. 隧道建设, 2017, 37(7): 885-890.
[9]	王国富，刘凤洲，王丹，孟宪云，武永珍. 紧邻高层结构深基坑支护方案优化分析——以济南地铁R3线龙洞庄车站基坑为例[J]. 隧道建设, 2017, 37(6): 708-716.
[10]	申会宇，张威威，张家年. 不同结构参数下盾构切刀切削土体数值模拟研究[J]. 隧道建设, 2016, 36(7): 881-886.
[11]	喻敏. 青岛地铁江苏路站换乘方案研究[J]. 隧道建设, 2016, 36(3): 301-308.
[12]	赵昌盛，管会生, 杨延栋，何彬，田志杰. 双模式TBM刀具破岩试验台设计[J]. 隧道建设, 2016, 36(3): 338-343.
[13]	谢波，邵金鹏，高波，唐波. 新型速凝材料注浆加固富水破碎带机制分析[J]. 隧道建设, 2015, 35(4): 303-310.
[14]	张社荣，于茂，杜晓喻，娄雨. 天津地铁6号线双线平行盾构隧道施工间隔对地表土体变形影响研究[J]. 隧道建设, 2015, 35(10): 989-996.
[15]	贾连辉. 盾构推进液压系统控制模式的分析比较[J]. 隧道建设, 2014, 34(9): 913-919.

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