盾构机的液压系统建模与仿真
(1)液压系统建模。在此采用AMESim软件对液压系统仿真，图19所示为液压系统仿真模型。建立变量泵模型时，将实际双向变量泵的外部和内部泄漏通过3个液阻模拟，模型中还考虑了变量泵的补油、换油及安全回路。液压马达组及减速器子模型通过AMESim的子模型库建立成为1个独立封装的子模型，其具体结构如图20所示。负载模型用转动惯量子模型和转矩子模型及分段输入信号子模型搭建。控制油回路中，选用了恒压变量泵子模型，功率限制阀通过HCD库元件搭建。
(2)液压系统仿真。液压系统的仿真参数设定刀盘转动部件的转动惯量为45000kg·m2；工作模式为液压马达调节到最大排量500mL/r，刀盘转矩随机最大变化量400kN·m。
图21为某软土工况时刀盘转矩的仿真信号与比例溢流阀的调节信号。
控制压力和单液压泵输出流量如图22所示。0～7s时，控制压力按比例溢流阀的控制信号成比例变化；7s后系统达到恒功率点，功率限制阀开启，控制信号不再按调节信号成比例变化，液压泵进入恒功率状态。
单泵输出功率和刀盘转速如图23所示。由图23可见，尽管比例调速时负载变化很大，刀盘转速却能按调节电流实现稳
定调节，主要原因是系统采用高速小力矩马达驱动方式且刀盘具有大惯量。但是功率限制阀开启后，由于负载有大幅度的波动，控制信号很难保持稳定，因此，刀盘转速有一定波动。但由于液压马达有泄漏，相当于旁路有油液溢流，实际的刀盘转速波动要小一些。
比例溢流阀和功率限制阀的流量特性如图24所示。由图24可见，比例溢流阀工作时的流量以及在恒功率点时比例溢流阀与功率限制阀的流量变化情况。图25所示为控制回路中是否有调速阀时的控制泵8输出流量仿真曲线，可以看出，带调速阀时泵输出流量恒定，而不带调速阀时，控制泵输出流量较大。因此，带调速阀的控制回路功率小，更节能。
