开题报告(盾构机刀盘液压驱动与控制系统研究)演示幻灯片.ppt

盾构机刀盘液压驱动与控制系统研究 汇报人：李晓星 导师：刘金刚 副教授 研究方向：机电液传动与控制 日期：2015-8-14 5.研究进度安排 4.目前工作进展 3.研究目标和内容 2.国内外研究现状 目录 1.研究背景及意义 6.目录及参考文献 一、研究背景及意义 当今世界能源日趋紧张，我国的能源更是面临巨大的挑战，因此，大型工程设备的节能始终是重要研究课题。 随着经济的发展，许多地下工程建设，包括地铁，市政，铁路，公路，水利，矿山等会需要大量的盾构隧道掘进机。 盾构机刀盘液压驱动与控制系统 一、研究背景及意义 盾构掘进机的关键技术主要集中在欧，美和日本等少数几个发达国家，我国也有几家企业对盾构掘进机的开发作了有益的探索，并取得了一些成果，但与我国经济发展水平相比，盾构技术发展相对较慢，还不能满足国内工程建设的需求。 盾构机刀盘液压驱动与控制系统 盾构机核心厂商 海瑞克 川崎 三菱重工 随着经济的发展，发展我国的盾构技术已成当务之急，必须在引进，消化，吸收国外先进技术的基础上认真分析制约我国盾构技术发展的关键性瓶颈，并组织力量，联合攻关，以加速我国盾构机的发展。 一、研究背景及意义 1.定速电机驱动 2.变频电机驱动 三大刀盘驱动方式 刀盘液压驱动 3.液压驱动 具有良好的抗冲击能力 过载保护能力好 可靠性高，成本低 一、研究背景及意义 刀盘液压控制系统具有传动效率低，温升高 液压系统在工作时，其压力损失，容积损失和机械能损失构成系统的主要能量损失，这些能量损失会转化为热能而使液压系统温度升高。当液压系统油温上升幅度较大，油温上升速度过快时，会严重影响到液压油性能，对设备的正常使用带来危害。因此我们研究盾构机刀盘液压驱动与控制系统，希望能提高它的传动效率，降低它的油温。 二、国内外研究现状 桑原洋等 奥村等 菊地正俊 上海隧道 首次在盾构机上应用模糊方向控制系统，使盾构机的姿态得以控制修正。 开发了应用，模糊推论和神经网络（NN）控制盾构机掘进方向的系统。 最先把人工智能用于盾构方向的控制领域，通过控制预测，利用调节力矩大小适当修正偏差。 完成我国第一台拥有自主知识产权的Φ 6.3m土压平衡式盾构机，每分钟推进速度达60毫米。 盾构掘进机电液控制 二、国内外研究现状 日本TAMAKI SHOJI和KATO MINORU于1994年申请的“盾构掘进机的液压驱动技术”中为了提高液压系统的工作效能，该系统通过一个齿轮驱动装置，实现了将某一失效的液压马达的压力能转移到其它正常液压马达侧。 德国海瑞克研究了某型土压平衡盾构刀盘驱动液压系统，该液压系统是由3个液控变量泵与8个液压马达组成的容积调速闭式液压系统。在控制上，采用多泵集中液控方式。结构上，控制回路中的功率控制模块集成了多种功能。 盾构刀盘驱动液压系统 二、国内外研究现状 Price盾构(是根据发明者命名的并于1896年申请专利),第一次将Greathead盾构与旋转刀盘组合在一起,刀盘由4个辐条臂组成,通过一根长轴并由电机驱动。 1963年日本SatoKogyo公司开发的第一台土压平衡盾构成功地应用了液压马达驱动技术,用于驱动刀盘和螺旋机,但当时只能采用阀控调速技术。 盾构刀盘液压驱动的节能化 针对液压控制方式的节能发展,江木正夫(日本流体动力工业会会长)将其分为五个阶段,如下图所示,阀控制为第一阶段,负载敏感阀控制为第二阶段,负载敏感泵控制为第三阶段,泵容积控制为第四阶段,泵回转速控制为第五阶段 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 2 1 所 需 动 力 3 4 所 需 动 力 阀控制 负载感应阀控制 负载感应泵控制 泵排量控制 泵回转速控制 2-节流阀损失 1-有效利用动力 3-其它配置等损失 4-电机，泵等机械效率损失 二、国内外研究现状 液压控制技术的节能化 三、研究目标 1.基于节能的目的,提出多泵组合闭式回路控制方式的刀盘驱动液压系统,该方式比普遍采用的3泵联合驱动方式节能,效率可提高4%一7% 2.对多泵组合驱动液压系统进行原理设计和分析,应用电液比例控制技术实现刀盘比例调速,对主要系统工作参数进行了设计计算. 3.采用AMESim仿真软件建立刀盘驱动液压系统的仿真模型,对液压系统的传动效率,功率,时频域响应进行仿真分析. 三、研究内容 采用AMEsim仿真软件建立液压驱动系统的仿真模型,对液压系统的效率，能耗和性能进行仿真分析。 由于盾构刀盘驱动功率大，驱动系统长期处于欠功率工况,需要研究刀盘驱动系统的主驱动回路和控制油路回路以提高电机功率利用率。 提出多泵组合闭式回路控制方式的刀盘驱动液压驱动系统，试液压系统应比引进的国处系统具有更高的效率，成本更低。 通过试验验证多泵组合