TBM推進機構縮尺試驗臺主推進器設計與分析.pdf

1、目前我國在鐵路、公路、地鐵以及市政工程施工中對TBM的需求量越來越大，然而當前TBM的核心技術仍僅由為數(shù)不多的發(fā)達國家的TBM公司所掌握，導致TBM的價格始終居高不下，TBM的國產化具有廣闊的市場前景。推進系統(tǒng)為TBM施工作業(yè)的關鍵裝置，需承受TBM在惡劣施工環(huán)境的重載荷、突變載荷以及巨大振動載荷，此外還須傳遞極限推力和保證精準掘進作業(yè)。如剛性缺乏，將會很難承受外加重載并加劇運動姿態(tài)偏差；如柔性缺乏，將很難順應強烈的突變載荷。為化解該矛

2、盾，課題組綜合出了掘進性能更優(yōu)的新型混聯(lián)式TBM推進機構。本文以TBM推進機構縮尺試驗臺的搭建為背景，圍繞試驗臺主推進器的設計開發(fā)進行了如下幾方面的研究：
　　1.參考以往同類試驗臺的設計參數(shù)，根據(jù)相似理論選取10:1的縮尺比確定了TBM推進機構縮尺試驗臺主推進器的性能參數(shù)。采用SolidWorks軟件建立了主推進器的三維簡化模型，根據(jù)并聯(lián)機構基本理論對其進行了運動學分析和單個推進缸驅動力求解。分析了縮尺試驗臺主推進器的物理模型，

3、并完成了其機械系統(tǒng)的設計。
　　2.采用子結構裝配法建立了主推進器單個SPS推進缸剛度模型，根據(jù)原型機和縮尺試驗臺的結構尺寸，分析了兩者推進缸的剛度變化規(guī)律，得出兩者剛度的數(shù)量級之比為10:1。應用虛位移原理推導了主推進器的剛度模型并利用性能圖譜法研究了兩機構的六個方向自由度與油缸推進位移的關系，得出兩者的剛度變化規(guī)律一致，且兩者的剛度數(shù)量級之比為100:1，表明了TBM推進機構試驗臺主推進器的縮尺設計是合理的。
　　3.根

4、據(jù)縮尺試驗臺主推進器的結構特點進行了簡化建模，并導入到ADAMS中創(chuàng)建了其虛擬樣機模型?；谔摂M樣機技術對縮尺試驗臺主推進器進行了多剛體和考慮液壓油壓縮性以及撐靴柔性支撐的多柔體動力學仿真分析，得到了主推進器掘進時推進缸需要提供的驅動力以及功率，分析對比得出同時考慮液壓油的壓縮性和撐靴的柔性支撐更符合實際情形。
　　4.為從控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)兩方面來分析縮尺試驗臺主推進器的性能，搭建了虛擬樣機的機電系統(tǒng)聯(lián)合仿真平臺。圍繞縮尺試驗臺