Φ900 mm盾构管片拼装试验台动力学分析
发布时间：2022-01-08 16:39
管片拼装机在盾构法施工中起着至关重要的作用,其主要功能是将预制的混凝土管片安装到已开挖的隧道表面,在大中型隧道中应用的管片拼装机已经取得了一定的研究成果,但都需要较多的人力参与。市政建设和石油天然气管道等小直径的隧道中所应用的管片拼装机研究较少。为了研究大中型管片拼装机的智能拼装和小型隧道的无人拼装,本文设计了一款Φ900 mm管片拼装试验台,开展管片拼装试验台的相关性能分析,为管片拼装智能化和无人化提供理论基础。在充分了解大中型隧道应用的管片拼装机基础上,提出管片拼装试验台的功能及工作流程,完成了管片拼装试验台回转系统、平移系统、提升系统和微调系统的结构设计,建立了各子系统和整机的三维模型。利用振动理论,建立了管片拼装试验台回转系统齿轮啮合系统的动力学模型,运用Matlab软件对所建立的动力学模型进行数值仿真,研究齿轮啮合对管片拼装试验台回转系统精度的影响;建立了液压油缸的动力学方程,并将其应用到管片拼装试验台提升系统中,对所建立管片拼装试验台提升系统的动力学模型进行数值仿真,研究液压缸的振动特性对管片拼装试验台提升系统拼装精度的影响;根据滚珠丝杠轴向刚度的变化规律,建立了管片拼装试...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WIRTH管片拼装机
使得拼装机整体在 H 架上水平运动，拼装机的下端有一个微调平台，微平台的运动由微调液压缸驱动，该公司研发的拼装机通过螺栓连接的方式进管片的抓取，操作复杂，但可靠性较高[14]。美国 ROBBINS 研发的管片拼装机一种回转型的结构，管片拼装机的支撑部分可以沿着隧道轴线运动，径向运是通过两个提升液压缸实现的，两个提升液压缸可以同步动作，也可以不同动作，在不同步工作时需要较高的稳定性和耦合性来满足拼装精度的要求，压马达驱动管片拼装机的回转系统进行回转运动，液压马达可以进行调速，足管片拼装机的高精度拼装和快速回程，节省拼装时间，该管片拼装机可以制一环管片的拼装时间在 30 min 内，且工作人员可以站在安全区域依靠遥控控制拼装机进行施工[15~18]。日本的 HITACHI 公司开发的管片拼装机，集合光、传感器、控制技术以及检测技术等提高管片拼装机的拼装精度和施工的智化，该技术体现了管片拼装机当前的较高水准[19]。
提升液压缸;2-滑动轴承柱;3-横梁;4-滚珠丝杠;5-提升横梁;6-微调油缸;7-微调平真空吸盘;9-管片;10-偏转油缸;11-提升导向柱;12-提升导向套;13-外圈 2;14-外圈15-滚珠丝杠电机;16-回转支撑安装盘;17-回转系统伺服电机;18-减速器;19-撑板图 2-1 管片拼装试验台三维模型拼装试验台回转装置的驱动部分是伺服电机，伺服电机与减速机相撑板、内齿式三排滚柱回转支撑之间采用螺栓连接。伺服电机带小齿轮，小齿轮与内齿式三排滚柱式回转支撑相互啮合，带动其，进而达到回转装置绕回转中心回转的目的。回转装置的回转盘块，其目的是降低伺服电机的启动扭矩和提高试验台工作过程中齿式三排滚柱式回转支撑如图 2-2 所示，回转盘如图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构机管片拼装机振动与摩擦分析[J]. 李穗婷,谢小鹏,宗伟奇,潘志. 润滑与密封. 2019(02)
[2]双缸液压同步控制系统建模及仿真[J]. 汪飞雪,薛雄伟,曹晓明,李雪冰. 锻压技术. 2018(09)
[3]泥水盾构管片拼装机力学特性分析[J]. 程永亮,夏毅敏,胡兴怀,曾桂英,谭青,李正光. 哈尔滨工程大学学报. 2018(11)
[4]盾构管片拼装机电液系统高速-低冲击控制方法[J]. 孙伟,杜家楠,王林涛,马宏辉. 浙江大学学报(工学版). 2017(10)
[5]类矩形盾构1P5R型管片拼装机研制[J]. 庄欠伟,杨正. 上海建设科技. 2017(03)
[6]双定子多输出泵在同步回路的设计[J]. 闻德生,石滋洲,顾攀,潘为圆,商旭东,马光磊. 工程科学与技术. 2017(02)
[7]抑制管片拼装机起步冲击的模糊控制算法研究[J]. 刘金刚,王凯,廖金军. 机械科学与技术. 2017(02)
[8]超大直径盾构管片拼装机液压和电控系统设计[J]. 李宏波,周建军,张兵,马亚楠. 液压与气动. 2016(11)
[9]类矩形隧道单机械臂管片拼装机运动学逆解[J]. 陶建峰,朱瑶宏,覃程锦,庄欠伟. 上海交通大学学报. 2016(09)
[10]电液伺服系统非线性振动机理及试验研究[J]. 姜万录,朱勇,郑直,张生. 机械工程学报. 2015(04)
博士论文
[1]盾构掘进姿态控制关键技术研究[D]. 王林涛.浙江大学 2014
[2]数控工作台非线性动态特性的辨识研究[D]. 王林鸿.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]六自由度管片拼装试验台的设计及研究[D]. 徐纯杰.石家庄铁道大学 2017
[2]盾构管片拼装机刚柔耦合动力学研究[D]. 张碧.吉林大学 2015
[3]盾构管片拼装机动力学分析与控制研究[D]. 胡川红.东北大学 2014
[4]旋挖钻机动臂双缸变幅下降时的同步特性研究[D]. 巫将.中南大学 2014
[5]拼装机液压系统仿真与拼装轨迹的能耗分析[D]. 崔晋征.上海交通大学 2014
[6]盾构管片拼装机的关键技术研究[D]. 王炯.东北大学 2013
[7]6m级地铁盾构管片拼装机机构设计及其力学特性研究[D]. 胡兴怀.中南大学 2013
[8]小型盾构管片拼装机虚拟样机设计研究[D]. 卢军广.河北工程大学 2012
[9]盾构拼装机液压提升系统建模、仿真与测试[D]. 金林山.上海交通大学 2012
[10]新型全自动管片拼装机系统动力特性仿真与研究[D]. 李珊珊.沈阳航空航天大学 2011
本文编号：3576907
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WIRTH管片拼装机
使得拼装机整体在 H 架上水平运动，拼装机的下端有一个微调平台，微平台的运动由微调液压缸驱动，该公司研发的拼装机通过螺栓连接的方式进管片的抓取，操作复杂，但可靠性较高[14]。美国 ROBBINS 研发的管片拼装机一种回转型的结构，管片拼装机的支撑部分可以沿着隧道轴线运动，径向运是通过两个提升液压缸实现的，两个提升液压缸可以同步动作，也可以不同动作，在不同步工作时需要较高的稳定性和耦合性来满足拼装精度的要求，压马达驱动管片拼装机的回转系统进行回转运动，液压马达可以进行调速，足管片拼装机的高精度拼装和快速回程，节省拼装时间，该管片拼装机可以制一环管片的拼装时间在 30 min 内，且工作人员可以站在安全区域依靠遥控控制拼装机进行施工[15~18]。日本的 HITACHI 公司开发的管片拼装机，集合光、传感器、控制技术以及检测技术等提高管片拼装机的拼装精度和施工的智化，该技术体现了管片拼装机当前的较高水准[19]。
提升液压缸;2-滑动轴承柱;3-横梁;4-滚珠丝杠;5-提升横梁;6-微调油缸;7-微调平真空吸盘;9-管片;10-偏转油缸;11-提升导向柱;12-提升导向套;13-外圈 2;14-外圈15-滚珠丝杠电机;16-回转支撑安装盘;17-回转系统伺服电机;18-减速器;19-撑板图 2-1 管片拼装试验台三维模型拼装试验台回转装置的驱动部分是伺服电机，伺服电机与减速机相撑板、内齿式三排滚柱回转支撑之间采用螺栓连接。伺服电机带小齿轮，小齿轮与内齿式三排滚柱式回转支撑相互啮合，带动其，进而达到回转装置绕回转中心回转的目的。回转装置的回转盘块，其目的是降低伺服电机的启动扭矩和提高试验台工作过程中齿式三排滚柱式回转支撑如图 2-2 所示，回转盘如图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构机管片拼装机振动与摩擦分析[J]. 李穗婷,谢小鹏,宗伟奇,潘志. 润滑与密封. 2019(02)
[2]双缸液压同步控制系统建模及仿真[J]. 汪飞雪,薛雄伟,曹晓明,李雪冰. 锻压技术. 2018(09)
[3]泥水盾构管片拼装机力学特性分析[J]. 程永亮,夏毅敏,胡兴怀,曾桂英,谭青,李正光. 哈尔滨工程大学学报. 2018(11)
[4]盾构管片拼装机电液系统高速-低冲击控制方法[J]. 孙伟,杜家楠,王林涛,马宏辉. 浙江大学学报(工学版). 2017(10)
[5]类矩形盾构1P5R型管片拼装机研制[J]. 庄欠伟,杨正. 上海建设科技. 2017(03)
[6]双定子多输出泵在同步回路的设计[J]. 闻德生,石滋洲,顾攀,潘为圆,商旭东,马光磊. 工程科学与技术. 2017(02)
[7]抑制管片拼装机起步冲击的模糊控制算法研究[J]. 刘金刚,王凯,廖金军. 机械科学与技术. 2017(02)
[8]超大直径盾构管片拼装机液压和电控系统设计[J]. 李宏波,周建军,张兵,马亚楠. 液压与气动. 2016(11)
[9]类矩形隧道单机械臂管片拼装机运动学逆解[J]. 陶建峰,朱瑶宏,覃程锦,庄欠伟. 上海交通大学学报. 2016(09)
[10]电液伺服系统非线性振动机理及试验研究[J]. 姜万录,朱勇,郑直,张生. 机械工程学报. 2015(04)
博士论文
[1]盾构掘进姿态控制关键技术研究[D]. 王林涛.浙江大学 2014
[2]数控工作台非线性动态特性的辨识研究[D]. 王林鸿.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]六自由度管片拼装试验台的设计及研究[D]. 徐纯杰.石家庄铁道大学 2017
[2]盾构管片拼装机刚柔耦合动力学研究[D]. 张碧.吉林大学 2015
[3]盾构管片拼装机动力学分析与控制研究[D]. 胡川红.东北大学 2014
[4]旋挖钻机动臂双缸变幅下降时的同步特性研究[D]. 巫将.中南大学 2014
[5]拼装机液压系统仿真与拼装轨迹的能耗分析[D]. 崔晋征.上海交通大学 2014
[6]盾构管片拼装机的关键技术研究[D]. 王炯.东北大学 2013
[7]6m级地铁盾构管片拼装机机构设计及其力学特性研究[D]. 胡兴怀.中南大学 2013
[8]小型盾构管片拼装机虚拟样机设计研究[D]. 卢军广.河北工程大学 2012
[9]盾构拼装机液压提升系统建模、仿真与测试[D]. 金林山.上海交通大学 2012
[10]新型全自动管片拼装机系统动力特性仿真与研究[D]. 李珊珊.沈阳航空航天大学 2011
本文编号：3576907
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