盾构推进液压系统虚拟仿真实验

实验网址：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“盾构推进液压系统虚拟仿真实验”项目，开展盾构推进液压系统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，以盾构推进液压系统作为仿真对象，通过虚拟仿真教学实验掌握如下知识点：

（1）盾构推进液压回路的组成形式，盾构液压回路中的主要液压元件以及其在液压回路中发挥的作用。比例调速阀的基本构成形式，比例调速阀的流量调节原理。调速阀调速与普通节流口调速在多变负载工况下的调速性能差异，恒压变量泵的基本工作原理，恒压变量泵在不同工况下输出流量的差异。

（2）通过自主搭建盾构推进液压系统仿真模型，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，以及在盾构推进液压系统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小，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，发现传统的盾构推进液压系统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）理解盾构液压回路的流量调节原理。比较恒压变量泵和比例调速阀在流量调节原理方面的差异，并思考哪种调速方式可以获得更好的节能特性。观察比例调速阀在负载发生变化时稳定系统流量方面所发挥的作用。通过手动改变液压泵的排量，观察系统工作速度的变化，理解流量如何影响液压系统工作速度。

（5）了解液压元件的动态特性对液压系统整体性能的影响。通过设置盾构推进回路比例流量阀和比例换向阀不同的自然频率和阻尼，观察液压系统的工作压力和推进速度的变换，理解单个液压元件的性能对系统的整体性能的影响。

（6）了解盾构推进液压系统载荷顺应性指标，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，掌握盾构推进液压系统载荷顺应性评价方法。