自行走管道掘進機機械設計與研究.pdf

1、21世紀是人類開發(fā)利用地下空間的世紀。在地下空間的開發(fā)利用中,采用隧道掘進機進行快速施工成為總的發(fā)展趨勢。目前應用最為普遍的盾構施工法及頂管施工法存在著一些不足和局限,如推進長度限制和轉(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)道施工技術并研發(fā)相應的設備。
　　 論文依托十一五國家科技支撐重點項目——“城市市政隧(

2、管)道自行走式施工技術和裝備研究”,對地下自行走管道掘進機進行了相關理論研究及機械系統(tǒng)設計。
　　 (1)論文在對掘進機直線、曲線自行走的工作原理分析研究的基礎上,進一步分析了掘進機進行長距離自驅(qū)動前行所需滿足的條件,并進行了相應的力學分析計算。
　　 (2)根據(jù)性能要求,對掘進機整體進行機構設計選型。并對掘進機整體機構構型中的并聯(lián)調(diào)姿機構進行位姿分析,應用解析法建立調(diào)姿機構位置逆解模型與速度映射模型,得到動平臺位姿與各

3、驅(qū)動桿之間的位移及速度關系方程。
　　 (3)論文利用ADAMS軟件的仿真功能對并聯(lián)調(diào)姿機構仿真分析。首先,并聯(lián)調(diào)姿機構進行正、反運動學的仿真,得到并聯(lián)機構位姿的正解及反解,得到了動平臺位姿與各驅(qū)動桿之間的關系曲線。然后,對并聯(lián)位姿調(diào)整機構進行動力學仿真,得到各運動副受力曲線。
　　 (4)論文對掘進機進行機械結構設計包括掘進機推進系統(tǒng)設計、掘進機增阻系統(tǒng)設計以及掘進機整體結構裝配三部分。推進系統(tǒng)設計包括掘進機推力計算、

4、推進液壓缸規(guī)格參數(shù)、液壓缸選型以及布置方式等幾個方面;增阻系統(tǒng)設計主要包括增阻系統(tǒng)的選擇方案分析、增阻塊設計與增阻塊撐起系統(tǒng)設計;掘進機整體結構裝配主要包括掘進機各節(jié)的機械設計、各節(jié)之間連接結構設計以及密封裝置設計。
　　 (5)對掘進機進行組裝調(diào)試并進行現(xiàn)場試驗,驗證自行走功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。在試驗中發(fā)現(xiàn)問題和缺陷,為后續(xù)樣機的設計研制奠定基礎。
　　 本文對地下自行走管道掘進機從理論計算、仿真分析、機械結構設計到掘進機