基于FPGA器件的多边形轴类零件车削刀盘驱动系统

运用齿轮传动原理,在数控机床上增加一个车刀盘,刀盘与工件作相对转动,研究刀尖在工件上的轨迹形成多边形平面的原理,仿真分析影响加工多边形轴类零件的主要参数,分析运用FPGA器件实现多边形轴类零件车削加工刀盘驱动控制,满足多边形平面加工参数,选用光电编码器作为传感器,采用PID算法对其系统进行闭环控制,运用Xilinx FPGA芯片IP核、SN74LVC4245A芯片、MAX3485芯片实现了数据传输、电平转化等功能。最后,选用Verilog语言对FPGA进行设计,利用Vivado软件进行仿真验证,证明代码可行性。

盾构刀盘驱动液压系统效率对比研究

为了提高盾构刀盘驱动液压系统的效率,以6.3m土压平衡(EPB)盾构和1.8m模拟盾构为研究对象,提出两种新型盾构刀盘驱动液压系统.对比分析了常用的多泵联合驱动和新提出的多泵组合驱动方式的刀盘驱动液压系统效率,常用的变排量容积调速和新提出的变转速容积调速驱动方式的刀盘驱动液压系统效率.建立了液压泵和液压马达的效率计算模型,采用AMESim软件建立4种液压驱动系统的仿真模型.研究结果表明,在刀盘典型转速下(1.0～2.0r/min),多泵组合驱动方式比多泵联合驱动方式的刀盘驱动液压系统效率高3%～7%,变转速容积调速方式比变排量容积调速方式的刀盘驱动液压系统效率高4%～26%.

盾构刀盘驱动液压系统压力冲击吸收特性分析

针对盾构掘进地层复杂、负载冲击大的工况特点,提出一种基于压力反馈和电液比例控制的新型开式刀盘驱动液压系统.通过对元件模型的线性化处理建立泵-马达-蓄能器系统的动态数学模型,分析蓄能器的引入对于系统固有频率的影响.同时利用AMESim中的液压模块化元件与液压元件自主设计库(HCD)联合建模,对刀盘在不同工况的仿真过程中,通过比例方向阀控制蓄能器的不同工作状态来研究更好的冲击吸收效果.结果表明,在不同的负载剧变所带来的压力冲击下,蓄能器在吸收冲击的同时也影响到了系统的稳定性,可以通过电液比例控制蓄能器的工作状态来更好地适应负载的冲击.

盾构掘进机液压系统参数匹配特性

在分析盾构掘进机的推进系统和刀盘系统的基础上,推导推进系统压力、刀盘系统压力、推进系统净流量与刀盘系统流量之间的关系,通过实验数据验证了推导模型的正确性.分析土舱内土体的流动连续性,得到螺旋输送机流量、刀盘系统流量、推进系统压力与土舱压力之间的1阶微分方程式,提出以推进压力、土舱压力和刀盘转速的实时数据采样值为输入,螺旋输送机转速为输出的基于排土控制的前馈-反馈土压平衡模型.可知,土舱压力是由推进系统压力、刀盘系统流量和螺旋输送机流量多个因素共同决定的.实验表明,前馈-反馈控制模型的控制效果较好.

酿酒葡萄修剪装置的设计

酿酒葡萄修剪作业直接影响酿酒葡萄的产量和品质。为此,针对新疆酿酒葡萄人工修剪劳动强度大、效率低、费用高等问题,结合新疆酿酒葡萄的种植模式和修剪要求,设计了一种酿酒葡萄修剪装置。介绍了修剪装置的整机结构和工作原理,并对旋转刀刀盘进行了运动分析,理论分析表明:当拖拉机前进速度为6km/h、旋转刀刀盘半径为200mm、刀片长度为20mm、刀片数量为4及旋转刀刀盘转速为2 000r/min时,该修剪装置可以满足酿酒葡萄的修剪要求。同时,通过AMESim液压仿真软件对修剪装置液压系统进行仿真分析,验证了修剪装置液压系统的可行性。

盾构机刀盘变频驱动控制研究

刀盘驱动系统是盾构机重要系统之一,承担着驱动刀盘旋转、切削开挖面和密封舱内土体搅拌的任务.通过对刀盘变频驱动的控制结构、控制方式以及控制过程和相关的控制连锁的介绍,为盾构机刀盘变频驱动控制选择提供参考.

基于AMESim-MATLAB联合仿真的液压盾构刀盘控制策略与特性研究

为提高盾构刀盘液压驱动系统在不同负载工况条件下的能耗利用率,设计一种智能变功率控制模式的刀盘液压驱动系统。以实际生产的某型盾构机为例,建立盾构刀盘液压驱动系统模型。提出采用智能切换功率级别与恒功率控制相结合的策略,运用模糊控制算法实现根据负载变化智能选择相应的功率级别,从而达到节能高效的目的。结合某工程实际施工过程中外载荷的变化数据,采用AMESim与MATLAB两个软件进行联合仿真,比较了传统的恒功率控制与新型智能变功率控制系统在刀盘转速、工作效率方面的异同。结果表明,采用新型智能变功率控制策略的刀盘液压系统效率比现有液压系统提高近10%。

水下大直径泥水盾构刀盘面板冲刷系统设计研究

苏通管廊越江隧道工程是我国近几年较为典型的水下大直径泥水盾构工程,盾构穿越地层以淤泥质黏土、粉质黏土、粉土、粉细砂等地层为主,在掘进过程中较易结成泥饼。文章依托于苏通管廊越江隧道工程,基于刀盘面板冲刷仿真模型实验,分析刀盘掌子面区域的流场分布特性,提出刀盘冲刷喷头数量和位置的优化设计方案。通过现场冲刷试验分析表明采用该刀盘面板冲刷系统,冲刷效果较好,可以保证刀盘中心冲刷区域及开口的流畅性。通过现场掘进实验分析表明在掘进过程中及掘进贯通完成后并没有出现结泥饼现象,刀盘中心冲刷系统的设计可满足工程需求,达到较优的冲刷效果。

盾构刀盘驱动的电液比例控制系统的设计与实验

设计了一个盾构掘进机的刀盘驱动液压系统,该系统是开式液压系统,应用电液比例控制技术实现了泵排量实时调节.采用二通插装阀技术实现了高压、大流量液压控制系统的集成,使系统具有结构紧凑、成本低的特点.分析了该液压系统是如何实现泵排量的电液比例控制及其在较大变化负载工况下流量的稳定性.模拟盾构掘进实验时,电气控制为开环控制方式,实验表明,在负载变化较大时,系统能准确地实现刀盘的比例调速,系统的能耗低、温升小,因此,该系统能够很好地满足现代盾构的技术要求.

TBM刀盘驱动系统发展及关键技术

全断面岩石隧道掘进机(TBM)是一种先进的现代化隧道施工设备。作为其核心部件的刀盘驱动系统,其性能的优劣直接影响到TBM的掘岩效率和掘岩质量。详细阐述了TBM刀盘驱动系统的工作原理、驱动方案和发展概况;重点介绍了刀盘驱动系统在施工过程中遇到的问题及解决措施;最后探讨了刀盘驱动系统的关键技术及可能的发展方向。

复合式土压平衡盾构刀盘CAD系统开发

在结合盾构刀盘构型、开口和刀具布置规律等理论基础上,以三维软件SolidWorks为开发平台,以VisualBasic作为开发工具,开发了一种复合式土压平衡盾构刀盘CAD系统。该CAD系统采用编程法与尺寸驱动法两种开发方式,设计了刀盘选型模块、开口设计模块、刀具选型模块和刀具布置模块等八个模块,实现对复合式土压平衡盾构刀盘、刀具进行三维参数化优化设计。针对某地铁施工工程需求,应用所开发的复合式土压平衡盾构刀盘CAD系统,设计了直径6.28m,开口率为32%,装配有滚刀35把,正面刮刀40把,边缘刮刀8把的刀盘。

TBM刀盘脱困驱动过程仿真研究

简单介绍了TBM刀盘脱困装置的基本结构和工作原理,重点阐述了脱困装置的重要设备—液体黏性离合器的关键参数对TBM刀盘脱困过程的影响,并通过仿真对脱困过程中脱困扭矩与转速的关系、扭矩与液体黏性离合器的油膜厚度、油膜厚度与控制压力的关系进行了分析。结果表明,所选择的TBM刀盘脱困驱动装置能大幅提高刀盘的输出扭矩,通过控制油缸活塞的位移实现对液体黏性离合器油膜厚度的控制,从而控制刀盘输出扭矩的范围,并能有效防止摩擦片直接接触造成摩擦片的破坏。

冷轧板带材切边圆盘剪侧向间隙及其精度的探讨

通过对切边圆盘剪侧向间隙调整精度及可靠性问题的分析,提出基于上、下刀盘端面跳动及上、下刀轴空间平行度的关键零件形位公差设计方法,对隔环、刀盘、刀轴轴肩及机架等零件形位公差进行了设计计算,保证了高精度切边圆盘剪侧向间隙调整精度及侧向间隙的可靠性。

基于APDL语言的TBM刀盘系统有限元参数化建模方法

为了快速、高效地建立TBM刀盘系统有限元模型,在对刀盘系统的细小和次要结构进行合理简化的前提下,设置了能够反映刀盘系统结构特征和尺寸的51个可变参数,提出了刀盘面板、滚刀组合及刀盘系统整体的有限元模型构建方法,基于ANSYS的APDL语言开发了TBM刀盘系统有限元参数化建模程序,并指出了建模过程中应该注意的技术问题。以面板刀孔尺寸干扰为例介绍了参数合理性甄别问题,并对边滚刀定位尺寸进行了深入研究。该程序可以实现各类常规TBM刀盘系统有限元模型的快速构建,为类似复杂结构有限元模型的参数化建模提供了行之有效的方法。

大型盾构机刀盘主驱动传动齿轮系统动力学分析

针对直径16 m级大型盾构机主驱动传动齿轮系统,为了探明真实掘进工况载荷下多源(含16组动力源)并行驱动传动齿轮系统的动力学特性,采用集中参数法建立大型盾构机主驱动传动齿轮系统68自由度弯扭耦合等效动力学模型。考虑轮齿时变啮合刚度、齿轮传动误差以及齿侧间隙等非线性因素影响,分析了实际掘进工况多源驱动转矩作用下的传动系统时频动态响应特性。研究结果表明,系统的振动频率成分主要为齿轮啮合频率及其倍频,动态啮合力的最大幅值均发生在相应啮合频率的倍频处,齿轮振动及其啮合力幅值变化受液压马达输入转矩波动影响明显。

滚刀载荷监测及刀盘载荷分布规律实验研究

为了获取滚刀载荷、建立刀盘载荷分布规律,为岩石隧道掘进机(TBM)高效掘进参数控制提供指导,通过分析单刃滚刀和中心双联滚刀结构形式,开发了滚刀载荷测试的传感器安装结构及测力传感器,研发了适用于TBM掘进模态综合实验平台的滚刀载荷监测系统;通过开展不同贯入度、不同刀间距及不同滚刀布置方式的多滚刀回转式破岩实验,基于实验结果建立了滚刀载荷分布规律,结果表明:滚刀载荷在空间域上随安装半径的增大而增大,临空面的产生和滚刀立体布置有利于滚刀破岩,贯入度与滚刀载荷呈幂函数关系。研究结果可为TBM刀盘设计和掘进参数的控制提供参考依据。

盾构刀盘驱动模拟装置液压系统设计与研究

论述了一种盾构刀盘驱动模拟装置液压系统工作原理,从变量泵、电机及液压马达选型、发热计算等方面对其液压系统进行了设计与研究,并根据实验需求,按照等比缩放原则,设计了模拟刀盘惯性负载的惯性轮。该模拟装置,能够为进行盾构刀盘驱动液压控制系统的研究提供可靠的实验平台。

矩形盾构刀盘系统结构设计

在地下管廊建设中,矩形盾构空间利用率高、覆土浅和施工成本低等优点逐渐被人们重视。在对比常见矩形盾构刀盘形式的基础上,提出矩形刀盘设计方案、偏心距计算方法和矩形刀盘阻力矩计算方法,应用此计算参数完成矩形盾构刀盘及主驱动设计。分析刀具寿命,采用有限元法,进行刀盘的流固耦合分析,并对主轴的强度进行校核,验证了设计方案的可行性,以期为矩形盾构刀盘研制工作提供参考。

束合管幕方形顶管机多刀盘系统设计及应用

管幕法在世界范围内已有较为广泛的应用,但新式的束合管幕法在地下工程施工中的工程实践较少,对于束合管幕法掘进设备的刀盘系统也鲜有学者研究。为进一步研究束合管幕法掘进机刀盘系统,基于上海轨道交通L14武定路站工程使用的需求,设计具有全断面切削能力的2种规格的行星多刀盘方形顶管机。通过对2种规格的刀盘进行整体设计,并针对扭矩与齿轮进行校核计算和切削轨迹的分析,确定顶管机刀盘系统的安全性。最后,对现场实际应用测得的数据进行分析,验证行星刀盘系统在土体切削过程中优化设计的效果,可为今后类似工程的刀盘系统设计提供参考。

盾构刀盘液压驱动实验系统仿真分析与实验研究

以盾构刀盘驱动系统实验平台为研究对象,基于AMESim仿真软件构建该实验台泵控马达液压控制系统的仿真模型,通过分析变载荷条件下刀盘转速的动态响应特性,来验证刀盘驱动实验系统的载荷顺应能力和多马达同步控制性能,并基于所设计实验平台进行相关实验研究,结果证明所设计液压系统满足预期控制要求。