地鐵隧道壁面鉆孔設(shè)備研發(fā).pdf

1、近年來地鐵發(fā)展迅猛，其供電多采用頂部剛性接觸網(wǎng)方式，優(yōu)點(diǎn)明顯，頂部剛性接觸網(wǎng)安裝需先鉆孔。地鐵隧道側(cè)壁安全疏散平臺(tái)、管道、電纜的安裝也需要在側(cè)壁鉆孔。以往多采用人工手動(dòng)鉆孔，同時(shí)一些輔助簡(jiǎn)易機(jī)械功能少、效率低，無法適應(yīng)迅猛發(fā)展的地鐵建設(shè)。本論文討論了頂部和側(cè)壁鉆孔設(shè)備方案，分析了常用設(shè)計(jì)方案，指出其優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而研發(fā)了一種多方位鉆孔設(shè)備，能對(duì)隧道頂部和側(cè)壁一次性鉆四個(gè)孔，運(yùn)動(dòng)速度高、精度、自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小。通過車輪光電編碼器、激光

2、測(cè)量?jī)x、隧道斷面儀等設(shè)備測(cè)量位移、角度等參數(shù)。
　　底部XY平臺(tái)調(diào)整縱橫向距離，通過升降、俯仰、橫滾機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Z軸的升降、X及Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，由此可完成六自由度精密調(diào)整。選用電動(dòng)缸、直線軸承、直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠等性能優(yōu)異的零部件并對(duì)其計(jì)算選型。鉆機(jī)安裝平臺(tái)由一組矩形空心型鋼安裝而成，鉆機(jī)底板開有兩道槽，由此四個(gè)鉆機(jī)間距可無級(jí)調(diào)節(jié)，適用不同安裝規(guī)格。人工控制平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。鉆大直徑孔采用水鉆，水鉆鉆孔

3、干凈衛(wèi)生、對(duì)鉆具損壞小，勞動(dòng)強(qiáng)度小。
　　鉆機(jī)平臺(tái)工作時(shí)受到較大的阻力、阻力矩，且水鉆所用的異步電機(jī)振動(dòng)較大。本論文對(duì)外部載荷進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，用Solidworks對(duì)設(shè)備進(jìn)行三維建模，轉(zhuǎn)換格式導(dǎo)入到網(wǎng)格劃分精度較高的Hypermesh，得到高質(zhì)量的網(wǎng)格，再導(dǎo)入到人機(jī)界面較好的Workbench進(jìn)行鉆機(jī)平臺(tái)的有限元靜力學(xué)、模態(tài)、諧響應(yīng)分析，仿真計(jì)算結(jié)果顯示鉆機(jī)平臺(tái)強(qiáng)度、剛度符合要求，可靠性高，有效的避開了激勵(lì)頻率，不會(huì)發(fā)生共振。使

4、用Workbench多目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)軸零件進(jìn)行多參數(shù)優(yōu)化，為零件的設(shè)計(jì)提供可靠的參考依據(jù)。
　　選用多個(gè)價(jià)格低、功能強(qiáng)大的S7-200 SMART基于以太網(wǎng)S7協(xié)議通信實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)組網(wǎng)，主從站控制編程簡(jiǎn)單、便于管理。常規(guī)PID控制的參數(shù)固定，無法靈活運(yùn)用于復(fù)雜的隧道環(huán)境，系統(tǒng)控制能力較差，所以選用模糊PID控制器。利用MATLAB/Simulink軟件的模糊控制工具箱對(duì)工進(jìn)系統(tǒng)建模、仿真分析，進(jìn)行了模糊PID控制參數(shù)的自整定