盾構推進液壓系統虚拟仿真实验

實驗網址：http://www.ilab-x.com/details?id=279&isView=true

依托浙江大学在“全断面掘进系统集成仿真关键技术”方面的技术与软件系统积累，面向机械工程专业“机械工程综合应用实践”实验课，建设“盾構推進液壓系統虚拟仿真实验”项目，开展盾構推進液壓系統建模与运行性能虚拟仿真实验。充分发挥科研成果在教学工作中的作用，培养学生的科研意识与兴趣，实现科研与教学紧密结合；开辟科研设备和科研成果转化为虚拟仿真教学资源的新途径，为资源的全面开放共享提供新手段。

盾构是集机、电、液于一体的大型复杂工程施工装备，推进液压系统作为盾构的主要动力输出装置，其液压回路组成形式和工作原理具有一定的典型性，以盾構推進液壓系統作为仿真对象，通过虚拟仿真教学实验掌握如下知识点：

（1）盾構推進液壓回路的組成形式，盾構液壓回路中的主要液壓元件以及其在液壓回路中發揮的作用。比例調速閥的基本構成形式，比例調速閥的流量調節原理。調速閥調速與普通節流口調速在多變負載工況下的調速性能差異，恒壓變量泵的基本工作原理，恒壓變量泵在不同工況下輸出流量的差異。

（2）通过自主搭建盾構推進液壓系統仿真模型，掌握液压系统仿真的一般流程。了解及掌握液压系统仿真所包括的液压元件选择、元件工作关系的建立方式、元件数学模型选择、元件工作参数选择、仿真模型的求解和仿真结果查看等流程。

（3）了解盾构在实际掘进时所受到的典型负载形式，以及在盾構推進液壓系統仿真时所采取的负载模拟方法，并能提出盾构掘进负载新的模拟方法。通过手动设置盾构仿真模型外部负载大�。�观察外部负载的变化对盾构液压系统工作压力的影响。结合盾构所受的外部负载类型和液压系统的组成原理，发现传统的盾構推進液壓系統在元件选择上存在的不合理性并据此提出盾构液压系统的改进措施。

（4）理解盾構液壓回路的流量調節原理。比較恒壓變量泵和比例調速閥在流量調節原理方面的差異，並思考哪種調速方式可以獲得更好的節能特性。觀察比例調速閥在負載發生變化時穩定系統流量方面所發揮的作用。通過手動改變液壓泵的排量，觀察系統工作速度的變化，理解流量如何影響液壓系統工作速度。

（5）了解液壓元件的動態特性對液壓系統整體性能的影響。通過設置盾構推進回路比例流量閥和比例換向閥不同的自然頻率和阻尼，觀察液壓系統的工作壓力和推進速度的變換，理解單個液壓元件的性能對系統的整體性能的影響。

（6）了解盾構推進液壓系統载荷顺应性指标，理解体积弹性模量、溢流元件结构参数、液压管道长度及蓄能器容积等因素对推进液压系统顺应性影响，掌握盾構推進液壓系統载荷顺应性评价方法。