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《同济大学》 2007年
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液压缸直接驱动盾构刀盘系统结构优化及控制研究

王化更  
【摘要】:液压缸直接驱动盾构是一种全新的盾构机型,目前国际上和国内还无同类产品出现,因此,液压缸直接驱动盾构的研究,对于发展具有我国自主知识产权的盾构技术无疑具有重要意义。刀盘系统的结构设计及其控制方式的研究是液压缸直接驱动盾构研制所必须解决的关键问题,本文围绕这些关键问题进行了深入的系统的研究。 论文所进行的主要研究工作如下: (1) 建立了刀盘切削阻力矩及刀盘轴承所受轴向阻力的计算公式,为刀盘的结构设计及结构的强度分析提供理论依据;建立了刀盘切削率的计算模型,为刀盘的结构设计和刀具布置提供理论依据。 (2) 建立了刀盘系统的数学模型,并进行了恒阻力矩工况下的压力脉动分析和恒流量工况下的刀盘转速脉动分析,为刀盘系统的结构设计及控制方式的研究提供理论依据。 (3) 利用遗传算法对刀盘系统的关键结构参数进行了优化设计分析,为刀盘系统设计的关键参数确定提供理论依据;通过在轴承外圈加一调整套的方法,解决了多驱动轴支承与刀盘装配困难的问题。 (4) 采用凸轮控制接近开关的方式来进行多液压缸的作用相位配合控制,并设计了相应的计算机监控系统,为液压缸直接驱动盾构刀盘系统的控制设计提供了一种新方法。 (5) 对采用恒功率变量泵进行刀盘系统的恒功率控制进行了分析,结果表明恒功率控制系统能够保证刀盘转速的稳定,为恒功率控制方式应用于刀盘的恒转速控制提供参考依据。 (6) 利用状态反馈线性化方法设计了变频液压调速系统的非线性跟踪控制器,以进行刀盘转速的跟踪控制,并进行了仿真分析,结果表明变频液压调速系统满足了刀盘转速稳定的要求,为刀盘的恒转速控制提供了一种新方法。 (7) 完成了φ1.86m液压缸直接驱动盾构刀盘系统的结构设计,为液压缸直接驱动盾构的实际设计应用提供参考依据。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U455.31

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1 王化更;液压缸直接驱动盾构刀盘系统结构优化及控制研究[D];同济大学;2007年
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