六自由度管片拼裝機(jī)設(shè)計(jì)

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紅六自由度踢管片拼裝經(jīng)機(jī)設(shè)計(jì)研毛究呈

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艇新聞來源奶：隧道網(wǎng)用

套止摘盲蕉要：謎六自由度中管片拼裝孩機(jī)是因管再片拼裝需隱要而設(shè)計(jì)南的，它與虎以往通用站的管片拼倦裝機(jī)有所險(xiǎn)不同，解粒決了管片糖不能左右頂、前后擺鐮動(dòng)問題。挑文章對(duì)拼磁裝管片挺時(shí)怕6寬個(gè)自由度甘的運(yùn)動(dòng)作屬了描述，蓋并分別介私紹了回轉(zhuǎn)井機(jī)構(gòu)、平均移機(jī)構(gòu)、得提升及左賢右擺動(dòng)機(jī)驅(qū)構(gòu)、前后廣擺動(dòng)機(jī)構(gòu)紛、水平擺有動(dòng)機(jī)構(gòu)；硬管片拼裝甜機(jī)的限位疼控制及安揮全要求；顆最后，還錦對(duì)管片拼嫁裝機(jī)的操咬作加以說蓄明。凍關(guān)鍵輪詞：糧管片拼裝前機(jī)留趨六自由昨度般巧設(shè)計(jì)崗

篇砍世1婦五研究目的點(diǎn)管片禾拼裝機(jī)是僵盾構(gòu)掘進(jìn)煌機(jī)的重要影部件之一委，該機(jī)構(gòu)著的功能直荷接影響到分管片的拼毫裝質(zhì)量及規(guī)盾構(gòu)掘進(jìn)南機(jī)的施工胃效率。子目前廟，我國(guó)和報(bào)日本所設(shè)遙計(jì)和使用刪的盾構(gòu)管比片拼裝機(jī)衰形式均為棍環(huán)式結(jié)構(gòu)腫，管片拼萬裝機(jī)中的術(shù)管片鉗，欠在空間的需移動(dòng)和定耽位是通過撓旋轉(zhuǎn)盤體域的回轉(zhuǎn)、劈提升油缸比的上下運(yùn)鳳動(dòng)、平移業(yè)油缸的前話后運(yùn)動(dòng)及弓支撐油缸馬的上下運(yùn)昆動(dòng)來實(shí)現(xiàn)甚的，從而長(zhǎng)完成隧道三內(nèi)管片的智拼裝施工唐。由于該大機(jī)構(gòu)的運(yùn)低動(dòng)只具堆有諸5罪個(gè)自由度隸，若管片條與隧道的旅橫截面存胸在燃著奇1的個(gè)小的夾戲角，則管療片鉗就不愛能將管片勞安裝到準(zhǔn)勝確的位置調(diào)；此外，生該管片拼吵裝機(jī)的左捐右懸臂梁昆之間僅靠明提升橫梁災(zāi)進(jìn)行連接共，因而整降體的剛度封較差，較談大的工作霧負(fù)載會(huì)破疫壞左告右的2丸個(gè)提升油霞缸軸線的袖平行度，皺使尾2怠個(gè)提升油栗缸的升降袖運(yùn)動(dòng)不同著步，從而告造成管片拌拼裝錯(cuò)位周；再者，奇該管片拼紅裝機(jī)的管屢片鉗直接榮設(shè)置于平著移油缸上報(bào)，管片的潮全部重量證都由平移的油缸的缸循體承受，拿這將影響誼平移油缸韻及其平移繳運(yùn)動(dòng)的平護(hù)穩(wěn)性。搖為此，決值定設(shè)計(jì)開禿發(fā)一種具租有透6鎮(zhèn)個(gè)自由度裙的管片拼港裝機(jī)，使篇管片鉗的悅位置、姿鞋態(tài)、移動(dòng)災(zāi)能充分滿即足管片拼森裝的需要皂；通過改鐵進(jìn)結(jié)構(gòu)，暖可提高平巴移裝置和脂懸臂梁的四整體穩(wěn)定項(xiàng)性和剛性膏。些圖印1氧為管片拼歪裝機(jī)示意神圖。臣圖絨1

搭遵管片拼裝負(fù)機(jī)示意圖息

士滲倘2

歉赴六自由度筆管片拼裝睬機(jī)的研究蠢與設(shè)計(jì)疏本課樣題旬以耕f616住0m蘇m拘土壓平衡率盾構(gòu)管片柜拼裝機(jī)為士研究對(duì)象老，管片外郊徑陣6000臂m宋m牲，內(nèi)徑什5400亡m瑞m推，璃寬徹1500戴m淋m儉，單塊管槐片的最大刑重量徹約占4000痕k慨g躁。章設(shè)隧展道的軸線愁方向匆為指X堤軸，隧道沙徑向水平然方向隊(duì)為碗Y擇軸，隧道趙徑向鉛垂蘆方向慌為塌Z復(fù)軸。管片鵲的宗6徐個(gè)自由度調(diào)運(yùn)動(dòng)如些圖糞2址所示。涉圖仔2攤

怖管片運(yùn)蕩動(dòng)怎6姑個(gè)自由度使示意圖催

歌2.1循麻六自由度月管片拼裝字機(jī)機(jī)構(gòu)分縱析慕六自息由度管片項(xiàng)拼裝機(jī)主鍬要由回轉(zhuǎn)跨機(jī)構(gòu)、平創(chuàng)移機(jī)構(gòu)、詳提升及左愈右擺動(dòng)機(jī)姑構(gòu)、前后殼擺動(dòng)機(jī)構(gòu)殲、水平擺糖動(dòng)機(jī)構(gòu)、獲活動(dòng)橫梁護(hù)等組成。叢穿遷⑴模法回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)背回轉(zhuǎn)誠(chéng)機(jī)構(gòu)主要鑰由旋轉(zhuǎn)盤恐體、驅(qū)動(dòng)抽裝置及管巾片配重組響成，驅(qū)動(dòng)純裝置采用某液壓驅(qū)動(dòng)拳、無級(jí)調(diào)臺(tái)速，使管概片繞隧道神軸線物在丈Y幸Z儲(chǔ)平面作旋夾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。壓為使管片刺拼裝機(jī)在州帶管片旋繩轉(zhuǎn)和不帶病管片空轉(zhuǎn)指時(shí)的旋轉(zhuǎn)篇扭矩基本百相等，必堅(jiān)須加入配磨重。遍平衡疲方程為須：中N=T享1咱=T商2誦式中時(shí)：要晌N染－拼裝機(jī)傾回轉(zhuǎn)所需丘的凈扭矩預(yù)；物T亂1貫－拼裝機(jī)緊帶管片旋認(rèn)轉(zhuǎn)時(shí)所需切的凈扭矩沈；李T便2棕－拼裝機(jī)叢不帶管片勉空轉(zhuǎn)時(shí)所遺需的凈扭室矩。濱經(jīng)計(jì)耽算，其配師重的重量釀為旦4860甲k勵(lì)g撲，回轉(zhuǎn)時(shí)賴所需的凈送扭矩彎為駱63kN偶×m討面，考慮安孝全系數(shù)初為撇3耕，則拼裝狂機(jī)所需的摧扭矩添為貌189k眉N×基m晴。回轉(zhuǎn)采舟用內(nèi)嚙合所齒輪傳動(dòng)恥，杏用飲1挺套油馬達(dá)態(tài)和減速器塌驅(qū)動(dòng)，選波用內(nèi)齒式姜雙排推力較角接觸球寨轉(zhuǎn)盤軸承乖?；剞D(zhuǎn)機(jī)找構(gòu)的最大懶扭矩遙為姿206k泛N×悠m辣；最大壓巧力穗為介12MP獲a呀；回轉(zhuǎn)速查度菌為仰0控～奉1.8r匯/mi竟n幕，可無級(jí)挪調(diào)速；回良轉(zhuǎn)范圍墳為踩±200膚o筑。廣妄困⑵堡渣平移機(jī)構(gòu)倦平移練機(jī)構(gòu)主要前由懸臂梁禾、平移油生缸、安裝全座、固定斬盤體、滾規(guī)輪裝置、按軌道及中燦間橫梁等蛛組成；機(jī)攻構(gòu)的主要忘功能是使夠管片沿隧責(zé)道軸線方南向移動(dòng)，帥由富2非只平移油瀉缸驅(qū)動(dòng)拼揭裝機(jī)整體犁沿叨X尖軸作前后狡移動(dòng)（從物管片儲(chǔ)存悼區(qū)域到插鼻入封頂塊椅）而。附2以只油缸所依產(chǎn)生的推羞力，必須查克服拼裝燭機(jī)移動(dòng)和唯封頂塊插雕入時(shí)所產(chǎn)葬生的阻力典；同時(shí)，舟還要考慮圍矯正組裝狂好管片的循形狀所需朗的推、壓工力。訴懸臂瓣梁的上方詳與下方設(shè)爬置軌道，助滾輪裝置曾焊接在固畜定盤體的段兩側(cè)，拼瓜裝機(jī)通過流滾輪裝置筆沿著軌道居作前后移序動(dòng)。拼裝桂機(jī)平移速恭度殃為控0鄉(xiāng)～作15m/件mi巖n夠，可無級(jí)茅調(diào)速；平利移距離濫為熄2000川m屠m(xù)昨，可選勇用康2音只行程怎為閱210駛0m拐m少的油缸，戚最大油壓慮為跡20MP堪a卵。遙晝庫(kù)⑶悉癥提升機(jī)構(gòu)卵提升挖機(jī)構(gòu)主要告由導(dǎo)向外塌套、導(dǎo)向知內(nèi)套、提襪升油缸及捆銅墊等部氣件組成。株導(dǎo)向內(nèi)套好與導(dǎo)向外壘套的截面廁均為矩形求，導(dǎo)向內(nèi)臣套的外表弦面與導(dǎo)向螺外套的內(nèi)航表面之間喇設(shè)置銅墊臨，并附有燃注入潤(rùn)滑貫油脂的設(shè)盒備，可以駛減少相對(duì)述滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)滑生的摩擦親力。提升菠油缸設(shè)置莊在導(dǎo)向內(nèi)奴套內(nèi)，缸辨體頭部與砍導(dǎo)向外套旦固支，活殿塞桿端與扔內(nèi)套鉸接嶺（見緩圖粒3頑）。通丸過壺2估只提升油圓缸同時(shí)伸摧縮，使拼觸裝機(jī)匆沿龜Z興軸移動(dòng)，回即管片沿伍隧道徑向破上下移動(dòng)竄。蒸圖陜3

削例提升機(jī)構(gòu)燙示意圖蟻

標(biāo)饒駕2迫只提升油沫缸所產(chǎn)生耐的推力，份必須克服蔬最重管片稍（脾約仁4000夫k皇g境）、提升肉橫梁柔（識(shí)1500碌k府g蓋）、左蛛右嫁2盞個(gè)導(dǎo)向套陵（每括個(gè)胖540k替g委）重量的魔總和及導(dǎo)鈴向內(nèi)套與葬外套之間巷的移動(dòng)摩擦擦阻力；央根據(jù)拼裝糖時(shí)需要的先實(shí)際行程犬（啊655m龍m廟）和安裝身的需要，親選絡(luò)用濕2李只行程承為宿800察m抄m訓(xùn)的油缸，凍速度創(chuàng)為湯0要～蛋15m/珍mi祥n棟（無級(jí)調(diào)糕速）。幸油缸怨內(nèi)裝有行們程傳感器朋，通狠過鎮(zhèn)PL古C陰控制，限牽制病2蘆只提升油傳缸的最大勇行程螞為什655m每m章；提升時(shí)雞，某2頌只油缸小映腔同時(shí)進(jìn)害油，最大皂油共壓繭20MP方a縣；推出時(shí)巧，頭2層只油缸大遠(yuǎn)腔同時(shí)進(jìn)月油，最大景油霉壓泳14MP箭a桂。為防止扔提升機(jī)構(gòu)虧在抓取管覽片時(shí)壓壞勁管片，提巡升機(jī)構(gòu)在霸垂直向下差運(yùn)動(dòng)時(shí)，售通浴過返PL驕C燃控里制壯2謠只提升油訊缸的最大誰油壓飽在竟5MP昨a陷以內(nèi)。邁跪衰⑷允督左右擺動(dòng)持機(jī)構(gòu)胞左右綁擺動(dòng)機(jī)構(gòu)夾是由拼裝懇機(jī)兩端的切導(dǎo)向內(nèi)套酸，通過大楊銷軸，與仍底部的提末升橫梁鉸盯接而成的勞（可視為仍一端固支夜，另一端夏為固支轉(zhuǎn)替動(dòng)的力學(xué)計(jì)模型）。傍當(dāng)漫2魚只提升油鴉缸的伸出耳量（行程征）不同時(shí)漿，霉即奇h仰1地>h母2幕或屑者股h彈1貝=<H直2驚時(shí)，提升貝橫梁就會(huì)示產(chǎn)生室在判Y壤Z群平面左右濕擺動(dòng)，根起據(jù)儲(chǔ)△資h府值的不同疑，可產(chǎn)生顆不同的水?dāng)r平擺動(dòng)角苗度，最大營(yíng)擺動(dòng)王角理α餡為喪11.7伸5顧°觀（見拒圖規(guī)4蔑）。井圖皺4

嗽梅左右擺動(dòng)小機(jī)構(gòu)是

關(guān)控烏⑸超遇前后擺動(dòng)進(jìn)機(jī)構(gòu)渾前后喂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)拐由提升橫州梁、管片涉鉗頭裝置迅、轉(zhuǎn)動(dòng)平爽臺(tái)、中心勵(lì)球關(guān)節(jié)軸負(fù)承、傾斜桑油缸、轉(zhuǎn)凈動(dòng)油缸、瀉銷軸和耳輔板婚A懶、都B懸組成（見天圖粉5爭(zhēng)）。管片權(quán)鉗頭裝置婆（設(shè)有螺退紋口，以鞋連接和鉗展移管片）秧固定在轉(zhuǎn)糟動(dòng)平臺(tái)上歡；轉(zhuǎn)動(dòng)平杜臺(tái)和活動(dòng)貌橫梁用中貪心球關(guān)節(jié)焦軸承連接石，轉(zhuǎn)動(dòng)平甘臺(tái)可繞軸丹承的中心親在硬X掠Z欲平面內(nèi)作挺旋轉(zhuǎn)；傾觸斜油缸的四一端通過罵固定在提盜升橫梁上丘的耳擦板虧A綱和銷軸，圖與提升橫甜梁相鉸接弦，另一端穩(wěn)通過固定什在轉(zhuǎn)動(dòng)平成臺(tái)上的耳袍板哥B擁和銷軸，必與轉(zhuǎn)動(dòng)平鑒臺(tái)相鉸接質(zhì)，油缸的病軸線與轉(zhuǎn)礎(chǔ)動(dòng)平臺(tái)的垃平面成一流夾角。傾性斜油缸的鈔行程享為堂35m甘m斬（沒±17.過5m撤m控），最大奉油晶壓杯21MP睛a尺，速突度翼0.愛6晴～盈1.8桐m/mi喊n妙。傾斜油皆缸處于中煮位時(shí)，管動(dòng)片處于水雹平位置；卡油缸縮，箏轉(zhuǎn)動(dòng)板帶陶著管片繞臣關(guān)節(jié)軸承馳球心沿隧鋸道縱向向牌前擺動(dòng)；鐵油缸伸，曲管片則向首后擺動(dòng)。鐮根據(jù)油缸漆的伸縮量延大小，前肚后擺動(dòng)的乞最大角盤度態(tài)β賊為掛±2距o農(nóng)。段圖宮5

護(hù)未前后擺動(dòng)慮機(jī)構(gòu)咱

第蹤癢⑹江劃水平擺動(dòng)奉機(jī)構(gòu)（見股圖拐6仿）宏圖恢6

批辯水平擺動(dòng)常機(jī)構(gòu)示意喇圖牧

獅水平痛擺動(dòng)機(jī)構(gòu)限由提升橫送梁、傾斜悅油缸、轉(zhuǎn)鋼動(dòng)油缸、粒銷軸和耳滑板幅C券、勞D曠組成（見住圖寫6紀(jì)）。轉(zhuǎn)動(dòng)鞋油缸的軸凈線平行于澡轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)冷，其一端垮通過銷軸矩和耳何板句C奉（固定在封提升橫梁奧上），與他提升橫梁運(yùn)相鉸接；咽另一端通屈過銷軸和司耳澆板撫D梁（固定在脆轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)賤上），與稿轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)暑鉸接。轉(zhuǎn)待動(dòng)平臺(tái)攀在謊X晚Y誕平面內(nèi)旋案轉(zhuǎn)。膝轉(zhuǎn)動(dòng)峽油缸的行施程冷為丸30m廟m帝（甜±15m青m攻），最大任油蠶壓為21MP填a偶，速度扣為喜0.抖6使～賄1.8m孟/mi閥n持。通奏過油缸的脖伸縮，使五轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)僑帶著管片擺繞關(guān)節(jié)軸榴承球心沿烏盾構(gòu)推進(jìn)滲方向作水含平前后擺舅動(dòng)，最大誓轉(zhuǎn)動(dòng)角件度唉g點(diǎn)為拳±2.5倦o蛇。忌攪孤倒2.2

站滑六自由度爭(zhēng)拼裝機(jī)的備限位控制竊及安全要藏求洲屬灶⑴季團(tuán)在拼裝機(jī)墓水平移動(dòng)凈行程的兩血端，各設(shè)澤置譯1會(huì)只接近開寨關(guān)，用于綁限制縱向哀水平油缸局的行挽程驚≤煤2000執(zhí)m柔m瞞，但必須穗保證拼裝誘機(jī)能抓取怪管片和插過入封頂塊列；渾山茶⑵戴點(diǎn)為限制拼存裝機(jī)的回豈轉(zhuǎn)范圍，島每端設(shè)界置湊2典只（雙重冊(cè)保險(xiǎn)，當(dāng)頸第一只未停起作用時(shí)是，能發(fā)出植報(bào)警信號(hào)無）接近開糞關(guān)，保證僅拼裝機(jī)的不機(jī)身旋轉(zhuǎn)凝范圍不超暖過亞±200捉o察；亞仁功⑶酒恐設(shè)檢置休2洋只旋轉(zhuǎn)限培位開關(guān)（估在拼裝時(shí)退不起作用煮），限止專拼裝機(jī)在瓣水平移動(dòng)鞠至取管片廣的位置時(shí)繭，只能堂在過±5嬸o臂～慕10太o故的小范圍勞內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；追故章⑷版央在提升油純缸內(nèi)裝有飛行程傳感棗器，在實(shí)無際使用時(shí)互，通蔑過己PL捆C悼控松制扛2吉只提升油踩缸的最大功行程崖為存655m印m調(diào)；匠待插⑸時(shí)默為防止拼開裝機(jī)提升控機(jī)構(gòu)在抓照取管片時(shí)概壓壞管片訂，在提升乳機(jī)構(gòu)垂直覆向下運(yùn)動(dòng)壤時(shí)，朗由頂PL廈C螺控肢制壺2靠只提升油紋缸的最大證油壓挪在森5MP跨a暈內(nèi)。走兔袍3

壁礦六自由度綁管片拼裝尚機(jī)的操作胞燦滑⑴澆套固定管片濁先由山管片吊運(yùn)聯(lián)機(jī)構(gòu)將需晴要拼裝的競(jìng)管片吊運(yùn)扯至準(zhǔn)備拼殖裝的位置緩（推進(jìn)油綱缸頂著的扒一環(huán)最下牛方）；然祝后，移動(dòng)冬水平油缸乒，使管片砌拼裝機(jī)靠可近待拼裝禮的管片，底當(dāng)拼裝機(jī)拍上的管片炊固定夾頭楊移動(dòng)到待鄭拼管片邊蝶緣上方時(shí)優(yōu)，降下夾縮頭，將夾么頭的缺口餓對(duì)準(zhǔn)管片般上的吊裝咽螺栓（固趁定夾頭緩蒸行到夾頭胖的中心，歷與吊裝螺鍛栓中心重支合時(shí)停止歐）；最后典，操作管患片固定油朽缸，使管區(qū)片貼緊夾江頭（通過危聚氨酯橡迫膠墊），鋒并固定在裝夾頭上。按炮乓⑵瞞衫管片拼裝食管片萬的拼裝順摧序?yàn)椋核砬o道正下方抓的管片（和第一塊懶）饞→影與該管片勇相連接墨的寬2碰塊管片（伙第二、三某塊傲）雷→蔬與第二、采三塊相連歲接和的誕2滋塊鄰接塊腦管片（第相四、五塊掌，嘗此嘩2饞塊均是一零端為平直錘面，另一泛端為斜面哨，平直的餡一端與第啄四、五塊