土压平衡盾构管片拼装机液压系统毕业设计

土压平衡盾构管片拼装机液压系统毕业设计 目录

第1章绪论....................................................... (1) § 1.1 盾构技术概述....................................................... . (1) § 1.2 国外盾构相关技术的发展现状及趋势 (3) § 1.2.1 盾构技术国外研究现状 (3)

§ 1.2.2 盾构技术发展趋势....................................................... (5) § 1.3 课题的研究意义与主要容 (6)

§ 1.3.1 课题研究的意义....................................................... . (6) § 1.3.2 课题研究的主要容 (7)

第2章盾构管片拼装机液压系统分析 (8) § 2.1 概述....................................................... . (8) § 2.2 管片拼装机工作原理及管片拼装过 程 (8)

§ 2.3 盾构管片拼装机液压系统分析 (9) § 2.3.1 管片拼装机周向回转液压系统 (10) § 2.3.2 管片拼装机纵向移动液压系统 (11) § 2.3.3 管片拼装机径向移动液压系统 (12) § 2.3.4 管片头回转控制液压系统 (13) § 2.3.5 管片头抓紧控制液压系统 (14) § 2.3.6 管片头倾斜液压控制系统 (15) 第3章液压元件的选型与计算 (16)

§ 3.1 管片拼装机液压系统主要技术要求 (16) § 3.1.1 功能要求....................................................... . (16) § 3.1.2 管片拼装机液压系统主要技术参数 (16)

§ 3.2 系统主要参数计算....................................................... (16) § 3.2.1 确定系统的工作压力 (16)

§ 3.2.2 泵的最大输出流量.......................................................

.17

§ 3.2.3 液压泵的恒功率曲线调节 (18)

§ 3.2.4 恒功率曲线设定....................................................... .. (19) § 3.2.5 管片机所能达到的最大回转速度 (20) § 3.3 管片拼装机液压系统元件选型 (20) §3.3.1液压泵的选择及分析 (2) § 3.3.2电液比例多路阀的选型 (21) § 3.3.3其他液压元件的选型 (2) 2

第4章液压系统性能验算....................................................... (24) § 4.1 液压系统总效率的验算 (2) 4

§ 4.2 液压系统发热温升的计算 (24)

第5章液压装置结构设计....................................................... (27) § 5.1 液压装置总体布局....................................................... (27)

§ 5.2 液压阀的配置形式....................................................... (27) § 5.3 集成块设计....................................................... .. (27) 结论....................................................... .. (29) 参考文献....................................................... (30) 致谢....................................................... .. (31) 附录....................................................... .. (32) 第1章绪论 §1.1 盾构技术概述

隧道盾构法施工起源于欧洲，后在日本、美洲也有了较大的发展，现已广泛应用于世界各地。盾构技术是随着现代交通运输、地下工程、矿山开采、水利工程以及市政建设等的需要而发展起来的先进的隧道施工技术。它集材料科学、微电子技术、电液控制技术、遥控技术、激光技术、卫星制导技术等多种学科技术为一体，是现代掘进工程中的核心技术之一。

盾构法施工的基本方法及流程如图1.1所示：在隧道的一端建造竖井，以供盾构机安装就位，盾构机从竖井的墙壁开孔处出发，在地层中沿着设计的轴线向另一竖井推进。盾构推进过程中所受到的地层阻力通过液压缸传递到盾构尾部的隧道衬砌结构。盾构每推进一个工作行程，就在盾尾支护下拼装一段衬砌，并及时地向靠近盾尾后面地层与衬砌环外周之间的空隙中压注浆液，以防止隧道及地面下沉，同时不断从开挖面排出土方。

图1.1 土压平衡盾构法施工全过程图

盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同大致可以分为开胸式、压缩空气式、泥水加压式、土压平衡式等。其中在工程实际中应用最广的有土压

平衡式和泥水加压式盾构。泥水加压式盾构机开始应用于1967年，而土压平衡式盾构机开始应用于1974年，它是在泥水盾构的基础上发展起来的。泥水加压式盾构机适用于渗水砂土和沙砾（少量）土质，而土压平衡式盾构机则适用于粘土和粘砂土质。联系工程实际，本文主要分析土压平衡式盾构机。

图1.2所示为土压平衡式盾构机的基本构造和工作原理简图。土压平衡式盾构主要由盾壳、刀盘、刀盘支承、螺旋输送机、盾构推进液压缸、管片拼装机以及盾尾密封装置等构成。它是在普通盾构基础上，在盾构中部增设一道密封隔板，把盾构开挖面与隧道截然分隔，使密封隔板与开挖土层之间形成一密封泥土舱，刀盘在泥土舱中工作，另外通过密封隔板装有螺旋输送机。当盾构由盾构推进液压缸向前推进时，由刀盘切削下来的泥土充满泥土舱和螺旋输送机壳体的全部空间，同时依靠充满的泥土来顶住开挖面土层的水土压力，开挖面压力平衡

示意图如图1.3所示。通过调节螺旋输送机的转速控制排土量或通过调节盾构推进速度控制开挖量，使盾构排土量和开挖量保持或接近平衡，以此来保持开挖面地层的稳定和防止地表变形。

图1.2土压平衡盾构结构简图图1.3开挖面压力平衡示意图 系统包括：

1）刀盘主驱动液压系统，提供动力，驱动主刀盘的正、反转； 2）推进及转向液压系统，实现盾体的前进与转弯； 3）管片拼装机液压系统，实现管片的六自由度的拼装；

盾构机属于大功率工程机械，其主要采用液压控制。主要的液压

4）螺旋输送机及料门液压系统，输送开挖出来的泥土，另外该系统与推

进系统一起控制压力舱土压平衡；

5）管片输送小车及辅助液压系统，该系统配合管片及其他系统工作，输送管片；

6）其他液压系统，如注浆液压系统、超挖刀液压系统等主要实现盾尾注浆、纠偏控制等功能。

§1.2 国外盾构相关技术的发展现状及趋势 §1.2.1盾构技术国外研究现状

全断面隧道掘进机（TBM）问世已有180多年的历史，自1825年在英国伦敦泰晤士河底用盾构技术建成世界上第一条水底隧道以来，在之后的一百多年中盾构及其施工技术发展甚慢。直至1960年代末、1970年代初，由于各国经济发展的需要和地下隧道施工难度的增加，盾构技术才得到了极大的发展。在日本和西欧发达国家开发了以开挖面稳定为机理的两大类型的密

表1.1 盾构发展大致过程时间表

闭式盾构：即前已述及的泥水压力平衡盾构（SLURRY PRESSURE—BLANCED SHIELD，简称SPB盾构）和土压平衡盾构（EARTH PRESSURE—BALANCED SHIELD，简称EPB盾构）。经过二十多年的施工实践，这两种盾构技术已发展成熟，成