文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
盾构掘进机推进系统的关键技术研究
姓名:刘鹏亮
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:高峰
20080125
上海交通大学硕士学位论文中文摘要
盾构掘进机推进系统的关键技术研究
摘要

盾构掘进机是一种集电气、液压、测量导向、控制、材料等多学科
技术于一体的隧道工程专用的大型高科技综合施工设备。随着经济社会
的发展和城市化进程的加快,我国对盾构掘进机的需求不断增加。因此,
针对盾构设计和制造中的关键技术开展理论研究,探讨盾构设计方法具
有重要的实际应用价值。
盾构铰接装置作为盾构掘进机推进系统的一个关键部分,它不但能
用于盾构小半径的曲线掘进,也能用于盾构掘进方向纠偏,是保证盾构
掘进机能够沿着设计路线方向准确推进的关键。盾构铰接装置可分为主
动型铰接装置和被动型铰接装置两种。本论文以主动型盾构铰接装置为
对象,研究如下问题:
1、阐述课题的研究背景和意义,综述国内外盾构技术和盾构掘进机
的发展历程、研究现状,并提出主要的研究内容。
2、以铰接土压平衡式盾构机为研究对象,分析该盾构掘进机铰接装
置的机构组成,研究盾构铰接装置的运动学问题。建立该铰接装置运动
反解显示表达式,求得盾构铰接装置一阶逆影响系数矩阵、二阶逆影响
I
上海交通大学硕士学位论文中文摘要
系数矩阵及其各构件的速度、加速度通用表达式,为后续盾构铰接装置
动力学研究奠定基础。
3、研究盾构铰接装置的能控性问题,讨论铰接液压缸的驱动力对切
口环上末端力的控制能力,通过盾构前体切口环的末端力能控性,理论
证明盾构铰接装置在土层中工作时切口环的可行运动与不可行运动,并
得到可行运动的运动特性曲线。
4、研究盾构铰接装置静刚度,考虑影响铰接装置静刚度的众多因素,
建立盾构铰接装置的静刚度模型;在铰接装置静刚度求解基础上,进行
盾构铰接装置的静力学分析,求解其力雅可比矩阵,给出静力学正解与
逆解。
5、研究盾构铰接装置动力学问题,采用凯恩方法,建立盾构铰接装
置的动力学方程;在给定盾构前体切口环运动速度和加速度条件下,研
究铰接液压缸驱动力的变化情况。并给出动力学仿真图,验证动力学方
程的正确性,为基于动力学模型的液压控制奠定基础。
在国家重点基础研究发展计划(973 计划)资助下,本论文系统研究主
动型盾构铰接装置的运动学、能控性、静力学、静刚度、动力学等方面
的内容,对盾构掘进机推进系统的设计研究具有重要意义。
关键词:盾构铰接装置,运动学,能控性,静刚度,静力学,动力学
II
上海交通大学硕士学位论文英文摘要
Research on key technology for thrust system
of shield tunneling machine
Abstract

The shield tunnelling machine is a type plicated engineering
equipment that is widely applied in the underground tunnel excavation, which
is related with subjects of machinery, electronics, hydraulics, measurement
and control. With the development of economic and society and urbanized
advancement quickening,the demand for shield tunnelling machines is
increasing. Therefore, it has the important practical application value to
develop fundamental research with key technologies of shield design and
manufacture and to discuss shield design method.
Shield hinge equipment is a key part of the thrust hydraulic system about
the shield tunnelling machine. Not only being utilized in the curve tunneling
about the shield small radius bu