盾構(gòu)機的液壓系統(tǒng)建模與仿真

(1)液壓系統(tǒng)建模。在此采用AMESim軟件對液壓系統(tǒng)仿真，圖19所示為液壓系統(tǒng)仿真模型。建立變量泵模型時，將實際雙向變量泵的外部和內(nèi)部泄漏通過3個液阻模擬，模型中還考慮了變量泵的補油、換油及安全回路。液壓馬達(dá)組及減速器子模型通過AMESim的子模型庫建立成為1個獨立封裝的子模型，其具體結(jié)構(gòu)如圖20所示。負(fù)載模型用轉(zhuǎn)動慣量子模型和轉(zhuǎn)矩子模型及分段輸入信號子模型搭建?？刂朴突芈分校x用了恒壓變量泵子模型，功率限制閥通過HCD庫元件搭建。

(2)液壓系統(tǒng)仿真。液壓系統(tǒng)的仿真參數(shù)設(shè)定刀盤轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動慣量為45000kg·m²；工作模式為液壓馬達(dá)調(diào)節(jié)到最大排量500mL/r，刀盤轉(zhuǎn)矩隨機最大變化量400kN·m。

圖21為某軟土工況時刀盤轉(zhuǎn)矩的仿真信號與比例溢流閥的調(diào)節(jié)信號。

控制壓力和單液壓泵輸出流量如圖22所示。0～7s時，控制壓力按比例溢流閥的控制信號成比例變化；7s后系統(tǒng)達(dá)到恒功率點，功率限制閥開啟，控制信號不再按調(diào)節(jié)信號成比例變化，液壓泵進入恒功率狀態(tài)。

單泵輸出功率和刀盤轉(zhuǎn)速如圖23所示。由圖23可見，盡管比例調(diào)速時負(fù)載變化很大，刀盤轉(zhuǎn)速卻能按調(diào)節(jié)電流實現(xiàn)穩(wěn)定調(diào)節(jié)，主要原因是系統(tǒng)采用高速小力矩馬達(dá)驅(qū)動方式且刀盤具有大慣量。但是功率限制閥開啟后，由于負(fù)載有大幅度的波動，控制信號很難保持穩(wěn)定，因此，刀盤轉(zhuǎn)速有一定波動。但由于液壓馬達(dá)有泄漏，相當(dāng)于旁路有油液溢流，實際的刀盤轉(zhuǎn)速波動要小一些。

比例溢流閥和功率限制閥的流量特性如圖24所示。由圖24可見，比例溢流閥工作時的流量以及在恒功率點時比例溢流閥與功率限制閥的流量變化情況。圖25所示為控制回路中是否有調(diào)速閥時的控制泵8輸出流量仿真曲線，可以看出，帶調(diào)速閥時泵輸出流量恒定，而不帶調(diào)速閥時，控制泵輸出流量較大。因此，帶調(diào)速閥的控制回路功率小，更節(jié)能。