地鐵隧道鉆孔設(shè)備的結(jié)構(gòu)分析及液壓系統(tǒng).pdf

1、針對(duì)傳統(tǒng)地鐵隧道匯流排安裝施工中定位立柱錨螺栓孔鉆孔作業(yè)施工環(huán)境差、施工質(zhì)量難以保障、施工效率低以及現(xiàn)有隧道鉆孔設(shè)備自動(dòng)化和智能化程度低的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并研究了一種新型的地鐵隧道鉆孔設(shè)備的機(jī)械工作機(jī)構(gòu)和電液控制系統(tǒng)。
　　設(shè)備安裝在作業(yè)平車上，通過機(jī)電液一體化的控制系統(tǒng)控制機(jī)械工作機(jī)構(gòu)完成鉆具定位和鉆孔的工作。鉆孔時(shí)首先通過安裝在鉆孔設(shè)備工作機(jī)構(gòu)上的光學(xué)和位置傳感器（如CCD智能相機(jī)）獲取鉆孔定位點(diǎn)的圖像信息，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理分析后獲得

2、定位點(diǎn)相對(duì)于設(shè)備既定原點(diǎn)（導(dǎo)柱架頂尖）的三維坐標(biāo)，然后計(jì)算機(jī)將該坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)傳給機(jī)械控制模塊，控制模塊通過電液伺服控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸位置和速度的精確和迅速控制，使鉆機(jī)到達(dá)預(yù)定鉆孔位置，微小調(diào)整后，再控制鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。為防止自動(dòng)控制系統(tǒng)在工作中失效或失誤，設(shè)計(jì)了人工輔助的手動(dòng)控制系統(tǒng)控制鉆孔設(shè)備工作。工作時(shí)通過人眼和大腦獲取和處理鉆孔定位點(diǎn)的信息，并通過控制手柄控制機(jī)械系統(tǒng)工作，使鉆具到達(dá)鉆孔目標(biāo)點(diǎn)。對(duì)于手動(dòng)控制模塊，為了解決

3、控制手柄和機(jī)械系統(tǒng)之間繁瑣的布線工作和方便人為操作，設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)距離無線控制系統(tǒng)，利用無線的方式控制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。無線控制系統(tǒng)既利用兩個(gè)對(duì)講機(jī)傳輸DTMF編碼，信號(hào)經(jīng)開發(fā)板解析后用來控制相應(yīng)的物理開關(guān)，達(dá)到遠(yuǎn)距離控制開關(guān)量的目的。
　　鉆孔設(shè)備工作機(jī)構(gòu)主要包括Z向升降立柱運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、左右傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及XY向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。由于一組孔的數(shù)量一般為2～4個(gè)，采用將多個(gè)鉆具安裝在一個(gè)導(dǎo)柱架上一次性鉆一組孔。鉆機(jī)采用水鉆，將鉆孔后的粉

4、塵和殘?jiān)?jīng)排污管道排除，以改善施工環(huán)境。通過Solid-works軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)建立了鉆孔設(shè)備的三維模型，然后通過ANSYS Workbench軟件對(duì)其主體結(jié)構(gòu)作了強(qiáng)度分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行了一系列的優(yōu)化，使所設(shè)計(jì)的設(shè)備結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。
　　基于隧道內(nèi)鉆孔環(huán)境和工作的要求，采用液壓傳動(dòng)和控制方式，使鉆孔設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊小巧、調(diào)速方便。通過機(jī)電液系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配與設(shè)計(jì)，開發(fā)出了具有較高定位精度和較強(qiáng)穩(wěn)定性以及自動(dòng)化程度較高的鉆孔設(shè)備。