摘要：目前时期，我国对于超大径隧道工程的盾构需求越来越高，在这一基础上，为了能够有效满足超大直径盾构机生产需求，文中以某地海峡隧道重大工程为例，对超大直径盾构机械设备进行了两个方面的研究，首先进行了超大直径盾构管片拼装机液压系统设计研究，包括液压系统工作原理以及液压系统参数与元器件设计选型。随后进行了超大直径盾构管片拼装机电控系统设计分析，包括电控系统工作原理、电控系统配置和PCL选型，旨在提升我国在超大直径盾构机领域的制造水平。
关键词：超大直径盾构机；管片拼装机液压系统；管片拼装机电控系统
一、超大直径盾构管片拼装机液压系统设计
（一）液压系统工作原理
在超大直径盾构机中，液压泵站是支撑管片拼装机的重要动力源。通常情况下，其需要由90kM的三台变量泵共同联合控制运行，继而实现为管片拼装设备的执行不同动作提供运行动力[1]。在管片拼装机的运行时，需要控制电机开启的数量并同时控制电控液阀才能完成泵力量的调节操作。另一方面，电液控制阀开关的开启和关闭都是由PLC进行直接控制的，使得管片拼装机的实际工作速率变化情况进行选择性管控。
（二）液压系统参数与元器件设计
（1）平移机构的设计
在管片拼装机进行平行移动时，需要2个平移液压缸进行驱动，使得行走轮能够在行走梁上进行滚动推进管片拼装机完成平行移动。当管片吊装完成后，平液压缸的伸缩拉力与推力数值相等，此时的受力数值计算公式①为：
（2）旋转机构设计
在进行旋转结构设计时，需要确保旋转结构可以准确控制管片沿着隧道的圆周方向进行旋转式运动，两级行星齿轮需要通过液压马达进行连接，然后4个小齿轮进行回转啮合形成设备的驱动力。在旋转机构工作时，取1.0r/min为最高转速，同时对管片拼装机的滑动架、吊装梁等设备产生的扭矩进行平衡处理，采用的方法是匹配重块实现平衡效果。设计期间，管片机在水平状态下，承受的扭矩最高，此时的管片拼装机旋转扭矩计算公式为⑥：
二、超大直径盾构管片拼装机电控系统设计
（一）电控系统工作原理
在进行电控系统的工作原理分析时，能够发现超大直径盾构管片拼装机是整个盾构机的核心子系统，控制系统直属于中央控制系统中，此时控制系统的核心时PLC，能够自动控制设备的不同施工动作，该系统主要被安装于具备远程接口的操作台之上。另一方面，主控制室中的工业计算机需要与PCL系统进行直联，计算机中的所有软件都必须具备实效保护功能，防止工作人员操作失误影响施工安全。
（二）电控系统配置
在进行电控系统的配置时，在控制系统的选择上，需要选用S7-400H冗余系统。采用此种的系统的主要原因在于其本身具备一定的CPU、通讯以及电源冗余，并且具备8各分布式I/O从站。在8各从站中，每个从站都需要依据I/O的实际点数进行相应的系统配置，在点数之内，可以开展所有设备的控制控制。具体而言，其在正常的运行过程中，需要满足工控机2台（工程师站1台、操作员站1台）与此同时，上位机与PLC之间采用的是以太网进行相互连接。
总结：
综上所述，随着我国隧道工程的建设发展，超大直径盾构管片拼装机设备设计水平必然会不断提升。在这一背景下，文中对超大直径盾构机中的管片拼装机液压系统以及管片拼装机电控系统进行了相应的设计研究，设计工作的推进，使得超大直径盾构机的液压技术与电气设计集成技术得到了优化，希望能够为我国超大直径盾构管片拼装机设计制造产业发展贡献一份力量。
参考文献
[1]陈集勇，肖瑞传，翟国林.大直径泥水盾构施工管片拼装开裂破损原因分析与防治[J].科技展望，2017，23（25）：159-160.
论文作者:丁树成
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/15
标签：管片论文; 盾构论文; 装机论文; 直径论文; 电控论文; 系统论文; 液压系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第4期论文;