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、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鉆孔，同時一些輔助簡易機(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)計方案，指出其優(yōu)缺點，進(jìn)而研發(fā)了一種多方位鉆孔設(shè)備，能對隧道頂部和側(cè)壁一次性鉆四個孔，運動速度高、精度、自動化程度高，勞動強(qiáng)度小。通過車輪光電編碼器、激光

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

3、干凈衛(wèi)生、對鉆具損壞小，勞動強(qiáng)度小。
　　鉆機(jī)平臺工作時受到較大的阻力、阻力矩，且水鉆所用的異步電機(jī)振動較大。本論文對外部載荷進(jìn)行了詳細(xì)的計算，用Solidworks對設(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)平臺的有限元靜力學(xué)、模態(tài)、諧響應(yīng)分析，仿真計算結(jié)果顯示鉆機(jī)平臺強(qiáng)度、剛度符合要求，可靠性高，有效的避開了激勵頻率，不會發(fā)生共振。使

4、用Workbench多目標(biāo)驅(qū)動優(yōu)化技術(shù)對轉(zhuǎn)軸零件進(jìn)行多參數(shù)優(yōu)化，為零件的設(shè)計提供可靠的參考依據(jù)。
　　選用多個價格低、功能強(qiáng)大的S7-200 SMART基于以太網(wǎng)S7協(xié)議通信實現(xiàn)控制系統(tǒng)組網(wǎng)，主從站控制編程簡單、便于管理。常規(guī)PID控制的參數(shù)固定，無法靈活運用于復(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