将齿轮齿条机构用于井下采油设备,可以避免有杆式采油设备的杆管偏磨。介绍了井下采油设备的组成与工作原理,对齿轮齿条机构的强度进行了校核和有限元分析,建立了齿轮齿条传动机构的动力学模型并进行动力学仿真。结果显示,齿轮齿条机构强度符合理论要求,但轮齿啮合时会出现周期性振动,且齿条换向时存在惯性载荷冲击,在许可范围内,验证了齿轮齿条机构应用于井下的可行性。

针对盾构机推进单级压力源液压系统在软弱不均、富含砂卵石等复杂地质环境下易受干扰,造成压力与速度波动,进而引起系统产生较大能量损失的问题,采用一种新型多级压力源液压系统,并针对复杂地质环境下传统比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制器无法抑制外界干扰的问题设计了一种抗干扰控制器。通过分析多级压力源切换负载口独立控制系统原理,建立盾构机推进多级压力源液压系统AMEsim模型,将AMEsim模型与Matlab/Simulink抗干扰控制器模型进行联合仿真,结果表明:多级压力源液压系统结合抗干扰控制器相较于单极压力源液压系统结合传统PID控制器能更好地抑制外界干扰,将系统能量损耗减小22%左右。

针对盾构拼装机举升油缸的同步控制需求,设计了液压缸的运行轨迹,提出基于PLC的闭环同步控制系统,该系统由举升油缸、磁致伸缩传感器、S7-200可编程控制器等组成。经现场调试运行,系统实现了举升油缸的自动化控制,并且在油缸上升和下降过程中具有自动纠偏功能,控制精度可达±2 mm,运行稳定可靠,消除了人工操作带来的实时性误差,有效提高了拼装机举升管片的同步精度和效率,为后续管片的精确就位奠定基础。

盾构机刀盘驱动系统的核心是液压系统。针对盾构施工中不同区域的地层差异性,为使盾构刀盘液压驱动系统节能减耗,采用负载敏感泵作为主驱动液压系统的动力源,利用AMESim软件搭建系统模型,并通过某型盾构机在软土和砂土两种不同地层下负载随机变化的情况,分别模拟系统全功率运行、80%功率运行和60%功率运行下,系统效率及能耗的变化情况。结论证明,软土地层为提高系统效率,减小能耗,宜在全功率模式下运行,而砂土地层宜在60%功率模式下运行。

AMEsim是针对液压、机械系统等建模、仿真及动力学分析的一款专业软件,功能强大,在各个领域都有着广泛的应用。文章以液压系统为载体,介绍了AMEsim仿真软件的基本功能及在液压传动技术领域的具体应用。