偏心盾构机大多是采用液压马达来控制,仅有的液压缸驱动的盾构机还处于实验阶段。目前国内对液压缸驱动连杆式偏心盾构的研究刚刚开始。这种新型刀盘系统减小的盾构尺寸,降低了制造成本,而且更加安全可靠。对液压缸驱动连杆式盾构刀盘切削系统的研究,将可以填补国内甚至是国际盾构刀盘研究的空白。 本文的主要研究工作如下： 1.利用土力学理论,建立液压缸驱动盾构刀盘的切削系统模型,计算得到刀盘切削阻力矩的公式,为刀盘的结构设计提供了依据。 2.通过建立单个液压缸的数学运动模型,分析刀盘系统的切削性能与尺寸参数之间的函数关系。进而分析多缸驱动下液压缸驱动盾构刀盘的系统性能。 3.以偏心盾构的偏心半径、液压缸的长度和直径对盾构结构优化有较大的影响的参数作为设计变量,建立多目标多约束的优化算法。应用线性加权和法、罚函数方法建立该问题的适应度函数。通过matlab的constr函数进行计算,得到参数的优化值,以满足设计要求。 4.设计定量泵液压控制系统,并进行液压元件的选择。采用接近开关控制凸轮的形式控制多液压缸的大小工作腔换向配合,使液压缸按照工作要求自动换向,带动刀盘平稳旋转。 5.编制实验软件,在隧道试验中心模拟的盾构平台上完成液压缸驱动偏心盾构切削混凝土试验,通过压力、转速转角等传感器进行数据采集,对刀盘驱动的数学模型进行验证。绘制转速、压力曲线图。试验结果和理论分析有一定的误差,分析了产生的原因。