针对Φ2 m缩尺TBM试验台的功能要求设计试验台的推进系统,包括机械结构和液压系统的设计.概述试验台整体结构及其工作参数;简述推进系统机械结构设计的思想和缩尺TBM推进工作过程各部件的受力及运动,详细说明推进液压系统的功能特点,工作原理和关键元件选型;对推进系统机械结构的关键受力部件进行受力仿真分析,对推进系统的液压系统进行AMESim初步建模仿真分析.仿真结果表明:所设计的TBM试验台推进系统是可靠的,推进工况中系统的机械结构的强度足够,液压系统中的推进液压缸压力,速度稳定可控且符合试验要求.

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...

针对全断面硬岩隧道掘进机（hard rock tunnel boring machine,简称TBM）在撑靴以设定压力撑紧围岩后支撑推进系统存在较大流量损失的问题,设计出一种具有负载敏感、恒压控制和蓄能器辅助支撑功能的支撑推进（简称LSCPGT）系统。利用AMESim软件搭建了LSCPGT系统模型,仿真分析了LSDRGT系统在变推进负载下的压力流量响应,并对比分析了在支撑工况下LSCPGT系统和恒压控制泵型支撑（constant pressure gripper,CPG）系统,以及在推进工况下LSCPGT系统与负载敏感泵型推进（load-sensing thrust,LST）系统和定量泵型推进（ration thrust,RT）系统的压力流量响应.结果表明：LST系统和LSCPGT系统在推进过程中都没有流量损失;CPG系统在支撑工况下存在流量损失,而LSCPGT系统由于蓄能器的保压作用没有流量损失;相对于LST系统＋CPG系统的支撑推进系统,LSCPGT系统在撑靴达到设定压力后效率至少可提高...

针对全断面硬岩隧道掘进机（TBM）电机驱动系统脱困扭矩不足、欠负载工作效率低等问题,提出基于液压变压器（HT）的二次调节系统协同变频电机的刀盘混合驱动方案.通过分析液压变压器的工作原理并建立数学模型,基于直径为2.5m TBM实验台的性能要求,在AMEsim软件平台上搭建液压变压器超级元件模型并进行二次调节系统的性能验证.采用插值查表法反算控制角度实时控制变压器在蓄能器充放时的输入输出压力稳定,引入变比例系数PID闭环控制提高压力控制精度.仿真结果表明：通过调节液压变压器的变压比能实现二次调节泵/马达对蓄能器的精确低压充能和高压释放,压力控制误差小于2%,典型工况下刀盘驱动系统效率可提高4.99%.

针对全断面硬岩隧道掘进机（TBM）存在推进系统压力控制不精准、支撑系统高压撑紧时冲击剧烈的问题,在直径2.5mTBM试验台上设计了支撑推进液压系统.在AMESim中搭建了系统模型,仿真分析了推进系统在随机负载下的压力响应及支撑系统中关键部件在不同设置参数下的系统响应.结果表明：推进系统压力控制精准,支撑系统中节流口直径在1-3mm内减小时,油缸稳态输出力无变化,系统冲击减缓,响应时间随之增加;背压阀压力增大时,油缸稳态输出力减小,撑靴速度更稳定,对系统压力响应影响小.节流口直径为1.5mm、背压阀压力为7 MPa时,冲击平缓,撑靴运动速度稳定,系统同时获得较快的响应速度.所设计液压系统可实现支撑系统响应速度较快、撑靴速度稳定、冲击平缓和推进系统压力控制准确.