模型主体

1，模型制作说明:盾构直径1米，刀盘360度转动，皮带机循环转动，螺旋输送机转动（部分透明，可以看到螺旋转动），管片拼装机360度转动，推进油缸可以伸缩，盾尾部分透明，管片运输车可以来回运动，多媒体操作，可以同时多人操作。 配套设备：配套台车（6台）运输车组（1辆电瓶车，2辆管片运输车，1辆砂浆车，3辆渣土车）

1.1  盾构机壳体外径：1000mm内径：980mm机壳厚度：10mm  长度：1200mm（最终长度根据实际情况可以进行适当调整）采用有机玻璃制作，表面喷2k金属漆 。支撑架采用不锈钢制作。

1.2  刀盘（含刀具）开挖直径：1000mm；刀盘型式：面板型；开口率：20-40%。刀头采用低碳钢235，滚刀采用45号钢材，精细研磨发黑处理。188个切削刀头，64 个滚刀。焊接箱形结构，其上设置刀座、刀具、开口、添加剂注入口及与主轴承连接部件。切刀布置在面板上开口的两侧，滚刀布置面板是刀座。刀盘开口率在30%左右，属闭胸式。一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分。刀盘驱动旋转方向：正、反向驱动形式：马达驱动最大扭矩：1KN.m转速：0~6r/min。刀盘驱动包含：刀盘主轴承、刀盘支撑、密封、液压马达、齿轮箱等。刀盘驱动液压采用闭式油路容积调速液压系统，系统由两个控制型变量泵驱动8个变量液压马达。液压系统中的泵和马达的控制是通过一个集成的控制模块实现的，实现了比例控制和恒功率控制。制作选择步进电机替代液压缸。中盾和前盾通过法兰以螺栓连接。59~64HRC。 焊接螺栓由C22制成。 螺栓公差–0.05mm   可用3级油脂（例如：Shell Alvania 3和Esso Beacon 3)。润滑轴承：满足模型盾构机掘进及控制的各种需求，包括油脂、储罐、尾脂泵、阀门、润滑脂泵、自动润滑系统  德国力士乐产品。齿轮箱的齿轮油320号。，也可用其他品牌320代替主驱动密封油脂 fuchs Plantogel 2N液压油，也用shell Tellus VG68盾尾密封油脂 ，condat  wr90或89    

1.3  螺旋输送机驱动 最大扭矩：2KN.m.转动方向：正、反向转速：0-23r/min.螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动， 螺旋输送机有前后两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断，后者可以在停止掘进或维修时关闭。

1.4  皮带机循环转动.采用金属铜制作，表面是白色。由输送机本体、进出料口部分组成

    1.5  管片拼装机 采用金属铜制作，表面是白色.可以360度转动。

2.1多媒体操作，可以同时多人操作

2.2 系统集成

2.2.1系统运行要求

实训现场配备4个操作台，分为1个教师站和3个学生站，要求在同一个局域网内，教师站软件和学生站软件要求自带实时历史数据库，方便实时数据的采集和存储、仿真数据建模。根据实训需要，系统可分为两部分建设：培训系统、考核系统。

2.2.1.1培训系统

培训系统遵循由理论模拟到实战形式建造，学生在培训前期接受理论指导和软件模拟实验，积累知识和经验，后期进行系统软硬件联调实训，做到理论、模拟和实践相结合。

A、软件模拟培训方式

在此方式下对学生进行整体培训，模拟现场主控室，学生站上仿真现场的所有工艺，对工艺现场工艺流程和开车规范模拟操作、运行。整体培训完毕后学生可分组分工进行模拟操作，系统对每组的操作进行记录。模拟操作软件既可以实现分岗位操作，也可以连续岗位操作。教师站除拥有学生站所有功能外，还可以自由切换到任意一个学生站进行监控。

B、软硬联调培训方式

在软件模拟培训的基础上，与下位机连接，通过自控集成系统与现场实物设备进行数据通讯，以达到仿真模拟信号与现场机械信号的传递，在学生站的系统上完成的操作命令可以下达到现场装置使其相应的动作；而在现场装置上完成现场的阀门操作也可以反馈到系统软件中，到达贴近真实工业生产的实训效果。

2.2.1.2考核系统

考核系统软件应是一整套基于专家系统的组态软件。考核系统软件的数据来源于软件模拟系统的“实时历史数据库”，知识信息来源于按操作规程和设备等要求组态建立的“知识与操作规程库”，在以上数据库与知识库基础上，通过“推理机软件”进行推理评判。该软件可以对操作人员的操作过程进行全程跟踪记录，将操作过程和结果与规程与知识的组态结果进行双向逐步推理，推理机制采用产生式规则，保证评定操作过程和操作质量的合理性、准确度，从而得出考核成绩，并支持成绩单的打印。操作评定的各项功能可以由教师站设定和管理。

2.2.2软件技术要求

2.2.2.1软件自带实时历史数据库，分布式架构；

A、支持通过RS232、RS422、RS485、以太网等方式和设备进行通讯；

B、支持以OLE、COM/DCOM、动态链接库等多种形式提供外部访问接口，便于使用单位今后利用各种常用开发工具（如：VC++、VB等）进行二次开发；

C、开放式体系架构，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、OLE DB、XML、ActiveX等标准。

2.2.2.2功能要求

A、软件按使用环境分为开发平台、运行平台两部分，项目施工完毕向采购人移交全部两部分平台软件。为便于今后系统改造升级，其中软件开发平台应是面向对象的开发环境设计，组态风格可任意设计，同时具备方便的脚本开发环境，提供面向对象编程方式，脚本类型和触发方式多样，支持条件动作、数据变化动作、窗口动作、循环动作、数组运算和FOR循环结构。

B、模拟实际生产装置的运行特性，具有逼真的设备效果。人员逼真的操作环境（仿控制系统和现场操作）、合理的操作流程，即学生站操作软件。要求精确模型运转：确保实训数据运算、传递的准确性。具有网络功能。要具有相对独立性、开放性和可扩充性。

电器部分要求：

独立的三菱PLC，要求有一定的质量稳定性，推荐使用多控制点的PLC。60点以上。方便以后调整。每个线路控制节点终端要设置一个保险丝或者单向电路，防止静电或者浪涌导致的线路传感器的损坏。

线路使用纯铜电线，普通照明电线粗细截面要求≥1.5mm2，功率大于100瓦的电器件要求使用2.5mm2的电线。线路之间整齐，用塑料扣带锁好，线路标清走向和使用点。

传感器、限位模块，光感模块使用欧姆龙或者施耐德,西门子.品牌

总电源位置设置一个功率在1000瓦左右的220V稳压器，防止外接电源对模型内部的损坏。最后的电器原理图，要求给一张电路走向，开关位置，传感器位置、型号的说明。 

控制机柜

1.    尺寸:900mm宽*2200mm高*600mm深,容积（U）:22,体积(CBM):0.5369

2.     标准配置:

    前门玻璃门，后门钢板门，6位国标排插组件1套。固定板1块，风扇组件1套（除600深机柜配2只风扇外，其余配4只），重型脚轮4只，方螺母螺钉20套，支脚4只，内六扳手1只
    标准:
    符合ANSI/EIA RS-310-D、IEC297-2、DIN41491; PART1、DIN41494; PART7、 GB/T3047.2- 92标准;兼容ETSI标准.
3. 特点:
    国际流行的白色透明钢化玻璃前门，玻璃上下两边丝印黑色网纹;
    前后为圆形通风孔的上下框;可同时安装脚轮和支脚;结构坚固，最大静载达800KG(带支脚）;可关闭的上部、下部多处走线通道，底部大走线孔尺寸可按需调整;可选配安装底座，达到固定机柜、底部过线、底部送冷风、防鼠的要求 ;可方便拆卸的左右侧门和前后门;齐全的可选配件.
4. 承载:
    静载800KG(带支架)
5. 防护等级:
    IP20
    主要材料:
    SPCC优质冷扎钢板制作；厚度：方孔条2.0mm，安装梁1.5mm，其它1.2mm。表面处理:方孔条镀蓝锌；其余：脱脂、磷化、静电喷塑. 

控制台

     控制制作4套。制作尺寸1米，高度90公分。制作参考海瑞克盾构机的控制界面。

控制内容包括

1．控制过程：液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。在操作过程要完全按照流程

 2．掘进中控制排土量与排土速度

当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。可以调控螺旋输送机的转速

 3.管片拼装

盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型；

构机的组成及各组成部分在施工中的作用

  盾构机的最大直径为1m，总长10m，掘进速度可达8cm／min

1.盾体：盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。   

2.刀盘：刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘的开口率约为28％，，也是盾构机上直径最大的部分，一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分，刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具，刀盘的外侧还装有一把超挖刀，盾构机在转向掘进时，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出，从而扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向；

 3.刀盘驱动： 刀盘驱动由螺栓牢固地连接在前盾承压隔板上的法兰上，它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现0-6．1rpm的无级变速：

4.双室气闸： 现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土仓为例，来说明双室气闸的作用。工作人员甲先从前室进入主室，关闭前室和主室之间的隔离门，按照规定程序给主室加压，直到主室的压力和泥土仓的压力相同时，打开主室和泥土仓之间的闸阀，使两者之间压力平衡，这时打开主室和泥土仓之间的隔离门，工作人员甲进入泥土仓。如果这时工作人员乙也需要进入泥土仓工作，乙就可以先进入前室，然后关闭前室和常压操作环境之间的隔离门，给前室加压至和主室及泥土仓中的压力相同，扣开前室和主室之间的闸阀，使两者之间的压力平衡，打开主室和前室之间的隔离门，工作人员乙进入主室和泥土仓中。 动画制作演示。

5.管片拼装机
    现以拼装头在正下方位置的情况为例，来说明拼装机的运动情况。两个拼装机行走液压油缸可以使支撑架、旋转架、拼装头在拼装机大梁上沿隧道轴线方向移动；安装在支撑架上的两个斜盘式轴向柱塞旋转马达，通过驱动滚珠轴承的内齿圈可以使旋转架和拼装头沿隧道圆周方向左右旋转各200度；通过伸缩油缸可以使拼装头上升或下降；拼装头在油缸的作用下又可以实现在水平方向上的摆动，和在竖直方向上的摆动以及抓紧和放松管片的功能。这样在拼装管片时，就可以有六个方向的自由度，从而可以使管片准确就位。拼装手可以使用有线的或遥控的控制器操作管片拼装机，用来拼装管片。我们采用的是1．2m长的通用管片，一环管片由六块管片组成，它们是三个标准块、两块临块和一块封顶块。封顶块可以有十个不同的位置，代表十种不同类型的管环，通过选择不同类型的管环就可以使成型后的隧道轴线与设计的隧道轴线相拟合。隧道成型后，管环之间及管环的管片之间都装有密封，用以防水。管片之间及管环之间都由高强度的螺栓连接。模型演示。
 6.排土机构
    盾构机的排土机构主要包括螺旋输送机和皮带输送机。螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动，皮带输送机由电机驱动。碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上，皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的碴土车的土箱中，土箱装满后，由电瓶车牵引沿轨道运至竖井，龙门吊将士箱吊至地面，并倒人碴土坑中。     螺旋输送机有前后两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断，后者可以在停止掘进或维修时关闭，在整个盾构机断电紧急情况下，此闸门也可由蓄能器贮存的能量自动关闭，以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机。