盾構(gòu)機(jī)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(shí)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(bǔ)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(dú)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。控制油回路中，選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(jī)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(diǎn)，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(jìn)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(shí)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(shí)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(diǎn)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。
