凿岩台车机械臂液压控制系统的设计

发布时间：2020-04-19 22:26

【摘要】：在岩石隧道施工过程中,一直采用人工手持钎、锤或冲击钻来开凿炮眼,再实施爆破,此施工方式难以达到开凿炮眼的施工标准,并且在施工断面还需搭建作业平台,其施工过程繁琐,在施工时几乎凭工人的经验来完成,恶劣的施工环境也给工人的身体造成了较大伤害。凿岩台车作为一种新型的隧道工程施工设备,它具有多个自由度的机械臂,通过控制机械臂各关节的运动以完成对炮眼的定位,从而取代了人工开凿炮眼,这样极大改善了施工环境,同时降低了劳动强度和施工成本,满足我国现代化隧道施工建设的需要。本课题中应用了液压传动、自动控制、电气测量、计算机应用等技术,通过了解隧道开凿和国内外凿岩设备的施工技术及其原理。分析凿岩台车机械臂的结构模型并在其各运动关节安装相关传感器;同时分析液压系统的组成以及原理,并对泵站进行变频调速控制。采用单关节单控制器的控制方式,MC9SXS128作为主控芯片,完成各控制器的硬件和软件设计,以实现凿岩台车机械臂稳定高效运行的目的。课题采用行程速度双闭环控制方式,对液压系统建立相应的数学模型,运用MATLAB/SIMULINK软件完成系统的仿真分析。仿真结果表明在外环行程控制采用PD控制,内环速度控制采用PI控制,系统启停时速度变化较为平稳,有效地消除了液压冲击,同时提高了机械臂运动的控制精度。最终达到凿岩台车机械臂稳定高效的运行,解决了工程实际问题,对全自动凿岩台车的研究具有一定的应用价值和推广前景。
【图文】：

6图 2.1 系统总体设计思路流程图臂分析原理施工中钻凿炮眼的重要工程设备，，而其钻凿炮眼、推进梁和凿岩钻机组成[11-12]。其中凿岩钻机在眼定位，它是凿岩台车的重要机构。为了使台车计过程中采用多关节的结构设计，使其具有多个道中完成不同类型炮眼的钻凿作业。同时，为了通常搭载多个机械臂[13]，如图 2.2 所示为三臂凿

低车挠布鋒⑷砑鋪涂刂扑惴ǖ纳杓疲嗤⒔鈉械魇浴Ｍ?2.1 系统总体设计思路流程图2.2 凿岩台车机械臂分析2.2.1 凿岩台车工作原理凿岩台车是隧道施工中钻凿炮眼的重要工程设备，而其钻凿炮眼的主要部件由机械臂（又称大臂、钻臂）、推进梁和凿岩钻机组成[11-12]。其中凿岩钻机在施工过程中用来钻凿炮眼；机械臂负责炮眼定位，它是凿岩台车的重要机构。为了使台车在施工过程中能够更加灵活，在机械臂设计过程中采用多关节的结构设计，使其具有多个自由度，这样就可以满足台车在狭小的隧道中完成不同类型炮眼的钻凿作业。同时，为了提高凿岩台车的工作效率，一辆凿岩台车通常搭载多个机械臂[13]，如图 2.2 所示为三臂凿岩台车图。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.32

【参考文献】

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本文编号：2633805