[發明專利]一種掘進機的掘進參數設定方法

有效

• 申請號: 201410045253.0
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN103870677B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王景成;費靈;張浪文;劉華江;苗浩軒;史元浩
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司31220
• 代理人: 鄭立

1.一種掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

（1）根據圍巖參數，預測掘進效率；

（2）根據所述掘進效率與掘進參數之間的數學關系，計算所述掘進機的驅動系統的掘進參數；

（3）將所述步驟（2）得到的掘進參數實時設定于所述掘進機的相應的驅動系統。

2.如權利要求1所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，步驟（1）中所述圍巖參數包括：單軸抗壓強度、巴西試驗劈裂抗拉強度、沖擊試驗壓頭的最大荷載與相應的位移的比值、軟弱結構面的平均間距和隧道軸線與軟弱結構面之間的夾角。

3.如權利要求1所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，步驟（1）中預測掘進效率包括以下步驟：

（11）采用偏最小二乘算法提取成分；

（12）以步驟（11）的輸出作為自適應神經元模糊推理系統ANFIS的輸入，預測掘進效率。

4.如權利要求1所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，步驟（2）中所述掘進機的驅動系統包括液壓推進系統和刀盤驅動系統。

5.如權利要求1所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，步驟（2）中所述掘進機的驅動系統的掘進參數包括：所述液壓推進系統每個液壓缸的推進壓力P_L、所述液壓推進系統的推進速度V、所述刀盤驅動系統的電機驅動功率H_TBMp以及所述刀盤驅動系統的刀盤扭矩T_cutter。

6.如權利要求5所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，所述液壓推進系統每個液壓缸的推進壓力P_L的計算方法為：

其中，A為液壓缸活塞推進有效面積，n表示液壓推進系統提供推進力的液壓缸的個數，F₂表示圍巖作用于掘進機殼體表面的摩擦力，F₃表示掘進機自身重量所產生的摩擦阻力，C為恒定常數，T表示滾刀尖寬度，R表示滾刀半徑，σ_c表示巖石的單軸抗壓強度，σ_t表示巖石的巴西試驗劈裂抗拉強度，S表示切削間距，定義為

其中，P表示刀盤旋轉一周后的切削深度。

7.如權利要求5所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，所述液壓推進系統推進速度V的計算方法為：

V=ROP·U·24/1.44，

其中，ROP表示掘進速度，U表示掘進機利用率。

8.如權利要求5所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，所述刀盤驅動系統的刀盤扭矩T_cutter的計算方法為：

其中，N表示滾刀個數，C為恒定常數，T表示滾刀尖寬度，R表示滾刀半徑，σ_c表示巖石的單軸抗壓強度，σ_t表示巖石的巴西試驗劈裂抗拉強度，S表示切削間距，D_TBM表示刀盤直徑，定義為

其中，P表示刀盤旋轉一周后的切削深度。

9.如權利要求5所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，所述刀盤驅動系統的電機驅動功率H_TBMp的計算方法為：

其中，m表示感應電動機的個數，ψ表示機械傳遞效率，K表示扭矩選擇單元和功率單元的轉換系數，N表示滾刀個數，C為恒定常數，T表示滾刀尖寬度，R表示滾刀半徑，σ_c表示巖石的單軸抗壓強度，σ_t表示巖石的巴西利亞強度，S表示切削間距，D_TBM表示刀盤直徑，RPM表示刀盤旋轉速度，定義為

其中，P表示刀盤旋轉一周后的切削深度。

10.如權利要求6、8或9任一項所述掘進機的掘進參數設定方法，其特征在于，的計算方法為：

其中，ROP表示掘進速度，D_TBM表示刀盤直徑，V_limit表示滾刀線速度限制。