针对硬岩掘进机在掘进过程中切割硬岩地质会产生强冲击振动的工况,分析了液压系统中的先导式溢流阀的数学模型,建立了该阀在强振动环境下的动力学仿真模型.获得不同工作条件下,先导式溢流阀先导阀芯的动力学行为规律.仿真结果表明当系统稳定时,先导阀芯受干扰小,系统会衰减振动至稳定;但当干扰幅值超过临界值时,系统会进入极限环的吸引域,产生周期性振动;通过增加先导阀阀口直径、弹簧刚度和减小先导阀半锥角,可增强溢流阀的抗干扰能力.

针对硬岩掘进机在掘进过程中产生的随机振动对先导式溢流阀的影响,建立阀在振动下的动力学模型。仿真分析了随机振动参数与阀体结构参数对先导式溢流阀动态特性的影响规律。研究表明,当先导式溢流阀受到横向或纵向随机振动时,随着白噪声方差增大,压力超调量基本不变,稳态下压力波动幅值呈波动性增加。随着白噪声均值增大,压力超调量逐渐增加,但稳态下压力波动幅值基本不变,横向振动对阀动态特性的影响程度要大于纵向振动。通过增大主阀前腔容积,先导阀弹簧刚度与先导阀前腔容积可以改善阀在随机振动下的动态特性。

针对硬岩掘进机（tunnel boring machine，TBM）强振动工况，分析引起泵轴疲劳失效的两种机理：载荷与材料性能变化．建立了泵轴在强振动下的受力仿真模型，仿真得到泵轴稳态受力幅值随频率及振幅均呈线性增加．根据经验数据。获得不同工况下的S-N曲线修正模型．建立泵轴的有限元模型，加载不同工况的载荷与材料参数，得到振动参数影响泵轴疲劳寿命的规律．结果表明：当振幅小于3mm，频率小于20Hz时。泵轴总能满足对寿命要求；当振幅大于4．8mm时，不能满足其寿命要求；当频率为10Hz时。能满足泵轴疲劳寿命的最大振幅为4．3mm．

采用硬岩隧道掘进机进行隧道施工具有安全、快速、高效、经济、环保的优势,尤其是大直径、大埋深、长跨度、岩石地质的隧道掘进。液压系统在硬岩隧道掘进机上有着重要的地位,它涉及支撑、推进、换步、护盾等多个重要子系统的驱动和控制。本文对其液压系统在系统设计与控制、系统振动、安全与可靠性及节能技术方面的研究现状进行总结,并对液压技术的研究进行展望,以期为硬岩隧道掘进机液压技术的深入研究提供借鉴。

AHMl05型硬岩掘进机是由山特维克公司生产的用于隧道和煤岩硬岩掘进的重型工程机械，该机重120t、总长（包括皮带机）18m、宽3．6m、高3～3．5m，可切割高3．9m、宽6m的工作断面，具有超强的过岩能力和良好的除尘能力，整机采用中心系统自动润滑，维护量较小。