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)備自動化和智能化程度低的特點，設(shè)計并研究了一種新型的地鐵隧道鉆孔設(shè)備的機械工作機構(gòu)和電液控制系統(tǒng)。
　　設(shè)備安裝在作業(yè)平車上，通過機電液一體化的控制系統(tǒng)控制機械工作機構(gòu)完成鉆具定位和鉆孔的工作。鉆孔時首先通過安裝在鉆孔設(shè)備工作機構(gòu)上的光學(xué)和位置傳感器（如CCD智能相機）獲取鉆孔定位點的圖像信息，再經(jīng)計算機處理分析后獲得

2、定位點相對于設(shè)備既定原點（導(dǎo)柱架頂尖）的三維坐標，然后計算機將該坐標信息轉(zhuǎn)化為控制信號傳給機械控制模塊，控制模塊通過電液伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)對液壓缸位置和速度的精確和迅速控制，使鉆機到達預(yù)定鉆孔位置，微小調(diào)整后，再控制鉆機進行鉆孔。為防止自動控制系統(tǒng)在工作中失效或失誤，設(shè)計了人工輔助的手動控制系統(tǒng)控制鉆孔設(shè)備工作。工作時通過人眼和大腦獲取和處理鉆孔定位點的信息，并通過控制手柄控制機械系統(tǒng)工作，使鉆具到達鉆孔目標點。對于手動控制模塊，為了解決

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

4、塵和殘渣經(jīng)排污管道排除，以改善施工環(huán)境。通過Solid-works軟件設(shè)計設(shè)計建立了鉆孔設(shè)備的三維模型，然后通過ANSYS Workbench軟件對其主體結(jié)構(gòu)作了強度分析，根據(jù)分析結(jié)果進行了一系列的優(yōu)化，使所設(shè)計的設(shè)備結(jié)構(gòu)滿足強度要求。
　　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。通過機電液系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配與設(shè)計，開發(fā)出了具有較高定位精度和較強穩(wěn)定性以及自動化程度較高的鉆孔設(shè)備。