TBM推進(jìn)液壓ATOS油缸動(dòng)態(tài)特性分析
全斷面硬巖掘進(jìn)裝備(TBM)是應(yīng)用于硬巖地質(zhì)的大型隧道施工設(shè)備,在破巖掘進(jìn)過程中強(qiáng)振動(dòng)問題十分突出。強(qiáng)基礎(chǔ)振動(dòng)對(duì)TBM推進(jìn)液壓ATOS油缸的動(dòng)態(tài)特性有重大影響。且目前TBM推進(jìn)液壓ATOS油缸的選型和設(shè)計(jì)均依靠理論壓力和流量要求,未考慮基礎(chǔ)振動(dòng)帶來的影響。

TBM推進(jìn)液壓ATOS油缸動(dòng)態(tài)特性分析
為探索基礎(chǔ)振動(dòng)對(duì)推進(jìn)液壓ATOS油缸動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律,改善液壓ATOS油缸動(dòng)態(tài)特性,提高TBM推進(jìn)性能,完善液壓ATOS油缸選型和設(shè)計(jì)理論,開展的主要工作如下：基于環(huán)形縫隙流理論建立了有無基礎(chǔ)振動(dòng)下液壓ATOS油缸動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。液壓ATOS油缸在工程上可視為承受軸向壓縮的階梯細(xì)長壓桿,其穩(wěn)定性影響機(jī)構(gòu)可靠性.液壓ATOS油缸由直徑不同的缸體和活塞桿構(gòu)成,把液壓ATOS油缸的每段結(jié)構(gòu)視作1個(gè)受壓?jiǎn)卧?受壓?jiǎn)卧械膹澗睾图袅Ψ謩e表示為狀態(tài)向量,求出單元矩陣,通過各單元傳遞矩陣相乘,獲得活塞桿2端的狀態(tài)向量關(guān)系,根據(jù)液壓ATOS油缸不同約束條件,推導(dǎo)液壓ATOS油缸穩(wěn)定性普遍方程.結(jié)合MATLAB優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),獲取體積約束條件下液壓ATOS油缸的合理尺寸,通過和Ritz法計(jì)算結(jié)果比對(duì),并進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,表明該方程計(jì)算結(jié)果接近準(zhǔn)確值.對(duì)比分析了有無基礎(chǔ)振動(dòng)下液壓ATOS油缸動(dòng)態(tài)特性的差異,得到了不同軸向基礎(chǔ)振動(dòng)參數(shù)下液壓ATOS油缸動(dòng)態(tài)特性的變化規(guī)律。以壓力波動(dòng)幅值為無基礎(chǔ)振動(dòng)時(shí)壓力的10%為失效臨界值,確定了液壓ATOS油缸正常工作允許的振動(dòng)幅值-頻率組合范圍,并提出了軸向基礎(chǔ)振動(dòng)下液壓ATOS油缸的選型準(zhǔn)則及流程。單因素分析了軸向基礎(chǔ)振動(dòng)下液壓ATOS油缸動(dòng)態(tài)特性隨活塞直徑、腔體長度、活塞寬度和縫隙高度的變化規(guī)律,并以壓力波動(dòng)幅值、zui大油液內(nèi)泄漏和活塞桿工作安全系數(shù)為響應(yīng)值,對(duì)液壓ATOS油缸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)的響應(yīng)曲面法優(yōu)化研究,確定了多個(gè)響應(yīng)值同時(shí)滿足工程實(shí)際要求的液壓ATOS油缸*結(jié)構(gòu)參數(shù)組合,優(yōu)化后的液壓ATOS油缸正常工作允許的振動(dòng)幅值-頻率組合范圍拓寬了45%,并提出了軸向基礎(chǔ)振動(dòng)下液壓ATOS油缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。