自行走管道掘進(jìn)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、21世紀(jì)是人類開發(fā)利用地下空間的世紀(jì)。在地下空間的開發(fā)利用中,采用隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行快速施工成為總的發(fā)展趨勢(shì)。目前應(yīng)用最為普遍的盾構(gòu)施工法及頂管施工法存在著一些不足和局限,如推進(jìn)長(zhǎng)度限制和轉(zhuǎn)彎靈活性等。這些局限使得城市地下管網(wǎng)建設(shè)和地下空間開發(fā)受到很大地限制。因此,目前急需研究一種可自由穿行于城市地下土體、具備空間急曲線轉(zhuǎn)彎、自行走功能的隧(管)道施工技術(shù)并研發(fā)相應(yīng)的設(shè)備。
　　 論文依托十一五國(guó)家科技支撐重點(diǎn)項(xiàng)目——“城市市政隧(

2、管)道自行走式施工技術(shù)和裝備研究”,對(duì)地下自行走管道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行了相關(guān)理論研究及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　 (1)論文在對(duì)掘進(jìn)機(jī)直線、曲線自行走的工作原理分析研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析了掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)距離自驅(qū)動(dòng)前行所需滿足的條件,并進(jìn)行了相應(yīng)的力學(xué)分析計(jì)算。
　　 (2)根據(jù)性能要求,對(duì)掘進(jìn)機(jī)整體進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)選型。并對(duì)掘進(jìn)機(jī)整體機(jī)構(gòu)構(gòu)型中的并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)進(jìn)行位姿分析,應(yīng)用解析法建立調(diào)姿機(jī)構(gòu)位置逆解模型與速度映射模型,得到動(dòng)平臺(tái)位姿與各

3、驅(qū)動(dòng)桿之間的位移及速度關(guān)系方程。
　　 (3)論文利用ADAMS軟件的仿真功能對(duì)并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)仿真分析。首先,并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)進(jìn)行正、反運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真,得到并聯(lián)機(jī)構(gòu)位姿的正解及反解,得到了動(dòng)平臺(tái)位姿與各驅(qū)動(dòng)桿之間的關(guān)系曲線。然后,對(duì)并聯(lián)位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真,得到各運(yùn)動(dòng)副受力曲線。
　　 (4)論文對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、掘進(jìn)機(jī)增阻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及掘進(jìn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)裝配三部分。推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括掘進(jìn)機(jī)推力計(jì)算、

4、推進(jìn)液壓缸規(guī)格參數(shù)、液壓缸選型以及布置方式等幾個(gè)方面;增阻系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括增阻系統(tǒng)的選擇方案分析、增阻塊設(shè)計(jì)與增阻塊撐起系統(tǒng)設(shè)計(jì);掘進(jìn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)裝配主要包括掘進(jìn)機(jī)各節(jié)的機(jī)械設(shè)計(jì)、各節(jié)之間連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及密封裝置設(shè)計(jì)。
　　 (5)對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行組裝調(diào)試并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),驗(yàn)證自行走功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題和缺陷,為后續(xù)樣機(jī)的設(shè)計(jì)研制奠定基礎(chǔ)。
　　 本文對(duì)地下自行走管道掘進(jìn)機(jī)從理論計(jì)算、仿真分析、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到掘進(jìn)機(jī)