硬岩掘进机推进液压缸结构参数优化.pdfVIP

学兔兔 第 50卷第 21期 机 械 工 程 学 报 v01．50 NO．21 2014年 11月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING NOV． 2014 DoI：l0．3901／JM E．2014．21．076 硬岩掘进机推进液压缸结构参数优化木 彭 欢 张怀亮1,2 邹 伟 章国亮 (1．中南大学机 电工程学院 长沙 410083； 2．中南大学高性能复杂制造国家重点实验室 长沙 410083) 摘要：针对硬岩掘进机(Tunnelboringmachine，TBM)破岩掘进过程中强振动对推进液压缸动态特性的影响，建立了推进液压 缸轴向基础振动下的动态响应数学模型，并试验验证了模型的正确性。仿真研究了不同基础振动参数下液压缸失效区域，液 压缸无杆腔压力波动幅值与轴向基础振动幅值成线性正相关，且在固有频率处最大，超过固有频率继续增大至 90Hz时压力 波动幅值可视为定值。应用响应曲面法对液压缸结构参数进行了优化，优化后的液压缸正常工作能承受的基础振动幅值一频 率范围较优化前拓宽了45％。利用响应曲面法对液压缸进行结构参数优化可为TBM 推进液压缸设计和选型提供理论依据。 关键词：基础振动：推进液压缸；动态数学模型；响应曲面法 中图分类号：TH137 StructureParametersOptimizationofThrustHydraulicCylinderunder FoundationVibration PENG Huan ZHANG Huailiang · ZOU Wei ZHANG Guoliang (1．CollegeofMechanicalandElec~icalEngineering，CentralSouthUniversity,Changsha410083； 2．StateKeyLaboratoryofHighPerformanceandComplexMnaufacturing，CentralSouthUniversity,Changsha410083) Abstract：Againsttheimpactofstrongvibrationonthedynamicperformanceofthrusthydrauliccylinderduringtheprocessof Tunnelboringmachine(TBM)’Srockbreakandexcavation，thedynamicresponseofthemathematicalmodelofhyrdauliccylinder undertheaxialfoun dationvibrationisbuilt，andthecorrectnessofthemodelisexperimentallyverified．Thrusthydrauliccylinder failureregionunderdifferentvibrationparametersisstudied，thepressurefluctuation ampliutdeispositivelinearcorrelatedto vibrationampliutde，andmaximumwhenvibrationfrequencyisneartonautralfrequencies，andcanbeconsideredasaconstantwhen increaseto90Hz．Structureparametersareoptimizedbyresponsesurfacemethodology．Optimizedhyrdauliccylindercanwithstand vibration ampliutde—frequencyregionwiderthan45％ beforeoptimization whennormally works．