[发明专利]一种掘进机的掘进参数设定方法

权利要求书

1.一种掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）根据围岩参数，预测掘进效率；

（2）根据所述掘进效率与掘进参数之间的数学关系，计算所述掘进机的驱动系统的掘进参数；

（3）将所述步骤（2）得到的掘进参数实时设定于所述掘进机的相应的驱动系统。

2.如权利要求1所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，步骤（1）中所述围岩参数包括：单轴抗压强度、巴西试验劈裂抗拉强度、冲击试验压头的最大荷载与相应的位移的比值、软弱结构面的平均间距和隧道轴线与软弱结构面之间的夹角。

3.如权利要求1所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，步骤（1）中预测掘进效率包括以下步骤：

（11）采用偏最小二乘算法提取成分；

（12）以步骤（11）的输出作为自适应神经元模糊推理系统ANFIS的输入，预测掘进效率。

4.如权利要求1所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，步骤（2）中所述掘进机的驱动系统包括液压推进系统和刀盘驱动系统。

5.如权利要求1所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，步骤（2）中所述掘进机的驱动系统的掘进参数包括：所述液压推进系统每个液压缸的推进压力P_L、所述液压推进系统的推进速度V、所述刀盘驱动系统的电机驱动功率H_TBMp以及所述刀盘驱动系统的刀盘扭矩T_cutter。

6.如权利要求5所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，所述液压推进系统每个液压缸的推进压力P_L的计算方法为：

其中，A为液压缸活塞推进有效面积，n表示液压推进系统提供推进力的液压缸的个数，F₂表示围岩作用于掘进机壳体表面的摩擦力，F₃表示掘进机自身重量所产生的摩擦阻力，C为恒定常数，T表示滚刀尖宽度，R表示滚刀半径，σ_c表示岩石的单轴抗压强度，σ_t表示岩石的巴西试验劈裂抗拉强度，S表示切削间距，定义为

其中，P表示刀盘旋转一周后的切削深度。

7.如权利要求5所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，所述液压推进系统推进速度V的计算方法为：

V=ROP·U·24/1.44，

其中，ROP表示掘进速度，U表示掘进机利用率。

8.如权利要求5所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，所述刀盘驱动系统的刀盘扭矩T_cutter的计算方法为：

其中，N表示滚刀个数，C为恒定常数，T表示滚刀尖宽度，R表示滚刀半径，σ_c表示岩石的单轴抗压强度，σ_t表示岩石的巴西试验劈裂抗拉强度，S表示切削间距，D_TBM表示刀盘直径，定义为

其中，P表示刀盘旋转一周后的切削深度。

9.如权利要求5所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，所述刀盘驱动系统的电机驱动功率H_TBMp的计算方法为：

其中，m表示感应电动机的个数，ψ表示机械传递效率，K表示扭矩选择单元和功率单元的转换系数，N表示滚刀个数，C为恒定常数，T表示滚刀尖宽度，R表示滚刀半径，σ_c表示岩石的单轴抗压强度，σ_t表示岩石的巴西利亚强度，S表示切削间距，D_TBM表示刀盘直径，RPM表示刀盘旋转速度，定义为

其中，P表示刀盘旋转一周后的切削深度。

10.如权利要求6、8或9任一项所述掘进机的掘进参数设定方法，其特征在于，的计算方法为：

其中，ROP表示掘进速度，D_TBM表示刀盘直径，V_limit表示滚刀线速度限制。