管棚支护台车是20世纪八十年代在国外隧道及地下工程施工领域出现的一种新型施工机械,由行走机构、动力设备、液压控制机构、稳车机构、回转机构、变幅机构、桅杆、钻机等部分组成。它对于提高隧道及地下工程施工自动化程度和施工效率具有十分重要的理论意义和工程价值。由于其技术优越性和高效性能,在国外隧道施工中得到越来越广泛的应用,已成为一项高新技术产业,取得了可观的经济效益和社会效益。管棚支护台车在国外已经实现了系列化的生产,而国内能与之相比的同类型产品及其相应的研究几乎还是空白。 本文在较深入的分析国外管棚支护台车的基础上,对管棚支护台车的变幅机构的结构和液压系统进行了设计研究,应用功率键合图法这一先进的动态建模工具及状态空间分析方法,建立了系统的功率键合图模型和状态方程数学模型。通过计算机仿真研究,分析了系统内部液阻、液容及液感效应的基本特征;明确了主要结构参数和工作参数对系统性能影响的规律。通过MATLAB仿真软件编写了动态仿真程序。利用仿真程序对研究对象性能有重要影响的主要参数进行了动态仿真,并以曲线的形式给出了所研究系统的动态特性。在对管棚支护台车变幅机构液压系统理论研究的基础上确定了实验方案,设计了实验测试系统,通过实验得到了研究对象实际工况下的动态特性曲线。对比系统仿真和实验测试结果,利用功率键合图法对管棚支护台车变幅机构液压系统的数学模型进行模型修正,得到了较理想的修正结果,修正后的系统理论模型更符合实际系统。 以上研究成果,对于管棚支护台车的设计和生产实际有重要的理论指导意义,对于其内部运行规律的深入认识为管棚支护台车未来的技术改进和产品升级提供了重要的技术基础。