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TBM试验台刀盘混合驱动系统设计与仿真分析
  • ISSN号:1006-754X
  • 期刊名称:《工程设计学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH137[机械工程—机械制造及自动化] U455.3[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州310027
  • 相关基金:国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2012AA041803); 国家“973”重点基础研究发展计划资助项目(2013CB035400)
中文摘要:

针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)在施工时因驱动扭矩不足引发的刀盘卡死情况,提出了由变频电机和泵控马达混合驱动的方案.采集电机转矩跟随主从控制系统下的电机速度信号,叠加一个预设的常量来实时调节变量泵的排量,利用比例溢流阀溢流多余流量实现对马达工作压差的比例调节,从而实现泵马达系统对电机系统的转速跟随和扭矩可调,并基于○/2.5mTBM实验台的刀盘驱动系统指标要求完成了设计选型.在AMEsim仿真平台上搭建了负载敏感变量泵控系统(LSCS)、流量反馈比例变量泵控系统(FFPCS)和变量缸位移反馈比例变量泵控系统(DFPCS)的模型,分析对比了不同系统在同一电机系统速度信号下泵的压力和流量响应,并对比了不同比例控制策略下变量泵的效率.结果表明:LSCS无法响应电机系统转速跳变,且不适用于闭式系统,FFPCS和DFPCS均能较好地跟随电机系统的转速变化,尽管FFPCS有着更高的控制精度和效率,DFPCS的高可靠性、模块化和低成本优势更符合实际施工要求.

英文摘要:

A hybrid cutterhead driving system combing frequency conversion motor with hydraulic motor was proposed to solve the cutterhead-stuck strait of a Hard Rock Tunnel Boring Machine(TBM).Added with a constant value,the speed signal of electronic motor under torque following master-slave strategy was used to regulate the displacement of the pump,the redundant fluent venting by the proportional relief valve built proportionally controllable work pressure of the hydraulic motor.The hybrid driving system was founded on the TBM test rig.With the purpose of finding an optimal variable-displacement pump control strategy,Load-Sensitive Control System(LSCS),Flow Feedback Proportional Control System(FFPCS)and cylinder Displacement Feedback Proportional Control System(DFPCS)were respectively established in AMEsim.The flow and press responses of variable-displacement pump under different control strategies indicated that LSCS couldn't track the jump change of speed signal,FFPCS and DFPCS had similar dynamic respond of input signal.Considering the high expense and low reliability of flux transducer,though FFPCS has the advantage of accuracy and efficiency,DFPCS is finally selected to be used in the text rig.

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期刊信息
  • 《工程设计学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:浙江大学 中国机械工程学会
  • 主编:冯培恩
  • 地址:杭州市天目山路148号浙江大学出版社
  • 邮编:310007
  • 邮箱:zdgcsj@zju.edu.cn
  • 电话:0571-88272805
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-754X
  • 国内统一刊号:ISSN:33-1288/TH
  • 邮发代号:32-60
  • 获奖情况:
  • 中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:4454