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

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.

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