發(fā)布時間：2018-04-18 09:44

  本文選題：地下管道挖掘機 + 刀盤切削系統(tǒng)�。� 參考：《長春工業(yè)大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著我國城市化進程的加快、市政建設(shè)力度的加大,城市管道網(wǎng)線的規(guī)劃往往趕不上城市化進程的需要,今天剛鋪好的路面不久后由于市政建設(shè)的需要又要被扒開去埋設(shè)新的地下管線。雖說目前的非開挖施工技術(shù)已經(jīng)逐步替代了傳統(tǒng)的“挖槽鋪管法”,但是我國的非開挖施工技術(shù)起步比較晚,常因一些重大工程的需要向國外引進非開挖設(shè)備,這不僅價格昂貴,而且不能滿足國內(nèi)的實際工況。因此,設(shè)計出一套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、性能可靠、綠色環(huán)保、適合實際工況的非開挖設(shè)備一直是我國城市市政建設(shè)的需要。本文從工程實際出發(fā),結(jié)合國內(nèi)外非開挖施工技術(shù),應用仿生學原理,以目前最具代表性的盾構(gòu)機、頂管機以及水平定向鉆機為引導,提出一款新型的不破壞原有路面和建筑物的具有自行走功能的小口徑的(直徑為φ500m nm)地下管道挖掘機,整機主要由刀盤切削系統(tǒng)、自行走系統(tǒng)、渣土運輸系統(tǒng)、檢測及控制系統(tǒng)組成,其可以在不開挖地表的情況下鋪設(shè)各種地下給排水管線、煤氣管線、通訊管線等。論文通過三維設(shè)計軟件Solidworks建立了整機的三維實體模型,并應用ABAQUS對刀盤切削系統(tǒng)進行了三維動態(tài)仿真分析,找出了影響刀盤切削載荷的主要因素；依據(jù)仿生學的原理設(shè)計出一套自行走方案,不僅可以實現(xiàn)整機的自驅(qū)前行還可以實現(xiàn)挖掘方向的糾偏；渣土運輸系統(tǒng)主要由螺旋輸送機與鋼絲繩牽引的運輸小車組成；檢測系統(tǒng)采用激光導向技術(shù)與視頻監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合的方式,控制系統(tǒng)采用液壓控制技術(shù)與PLC控制技術(shù)相結(jié)合的方式,使整機可以在無人進入管道的情況下自行完成地下管道的開挖、廢棄渣土的輸送以及地下工作狀態(tài)的實時檢測與顯示,且能夠?qū)崿F(xiàn)一機多用,可廣泛應用于軟土、粘土以及砂卵石地層。本文對刀盤切削系統(tǒng)、渣土運輸系統(tǒng)以及自行走系統(tǒng)進行了初步設(shè)計研究。為了提高刀盤的切削效率、降低主軸功率、減少各部分承受載荷、延長刀盤的使用壽命提出了一種新型的分步掘進式雙刀盤切削系統(tǒng)；為了減小整機前進的阻力、防止已成形孔壁的坍塌,外刀盤采用擠壓擴孔式設(shè)計；提出的新型渣土運輸方案可以高效的將刀盤切削下來的廢棄渣土輸送到地面。論文為課題的進一步展開、深入研究打下堅實基礎(chǔ),對地下管道非開挖技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
[Abstract]:With the acceleration of the urbanization process and the increase of municipal construction in China, the planning of urban pipeline network is often unable to keep up with the needs of the urbanization process.The newly paved road will soon be cut open for municipal construction to lay new underground pipelines.Although the current no-excavation construction technology has gradually replaced the traditional "trench-laying method", the non-excavation construction technology in our country started relatively late, and it is often introduced into foreign countries because of the need of some important projects.This is not only expensive, and can not meet the actual domestic conditions.Therefore, the design of a set of self-owned intellectual property rights, simple structure, low price, reliable performance, green environmental protection, suitable for the actual working conditions has been the need of urban construction in China.In this paper, based on the engineering practice, combined with the non-excavation construction technology at home and abroad, the most representative shield machine, pipe jacking machine and horizontal directional drilling machine are used to guide the application of biomimetic principle, which is currently the most representative of the shield machine, pipe jacking machine and horizontal directional drill.A new type of small caliber (蠁 500m nm diameter) underground pipeline excavator, which does not destroy the original road surface and buildings, is proposed. The whole excavator is mainly made up of cutting system with cutter head, self-running system and residue transportation system.The detection and control system can lay all kinds of underground water supply and drainage pipeline, gas pipeline, communication line and so on without excavating the surface.In this paper, the 3D solid model of the whole machine is established by the 3D design software Solidworks, and the three dimensional dynamic simulation analysis of the cutting system with ABAQUS is carried out, and the main factors affecting the cutting load of the cutter head are found out.According to the principle of bionics, a set of self-walking scheme is designed, which can not only realize the self-drive of the whole machine, but also correct the deviation of the excavating direction.The detection system adopts the combination of laser guidance technology and video surveillance technology, and the control system adopts the combination of hydraulic control technology and PLC control technology.The whole machine can be used to excavate underground pipeline without entering pipeline, to transport waste residue and to detect and display underground working state in real time. It can be used in many fields and can be widely used in soft soil.Clay and sandy pebbles.In this paper, the cutting system of cutter head, residue transportation system and self-running system are studied.In order to improve the cutting efficiency of the cutter head, reduce the power of the spindle, reduce the load on all parts, and prolong the service life of the cutter head, a new type of two-cutter head cutting system with step drivage is put forward, in order to reduce the resistance of advance of the whole machine,In order to prevent the collapse of the formed hole wall, the external cutter head is designed by extruding and expanding holes, and the new residue transportation scheme can efficiently transport the waste residue cut by the cutter head to the ground.The paper lays a solid foundation for the further development of the subject, and is of great significance to the development of underground pipeline excavation-free technology.
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU621

【參考文獻】

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5 劉海蘭;李小平;芮延年;;新型小型非開挖市政道路施工鉆孔機器人方案設(shè)計[J];機床與液壓;2013年10期

6 蘇翠俠;王燕群;蔡宗熙;亢一瀾;黃田;;盾構(gòu)刀盤掘進載荷的數(shù)值模擬[J];天津大學學報;2011年06期

7 朱向榮,王金昌;ABAQUS軟件中部分土模型簡介及其工程應用[J];巖土力學;2004年S2期

8 朱合華;徐前衛(wèi);廖少明;于寧;傅德明;吳祥松;;土壓平衡盾構(gòu)施工的頂進推力模型試驗研究[J];巖土力學;2007年08期

9 宋玉香;賈曉云;朱永全;;地鐵隧道豎向土壓力荷載的計算研究[J];巖土力學;2007年10期

10 趙雷剛;陳云節(jié);劉發(fā)展;;復合盾構(gòu)刀具布置分析與研究[J];現(xiàn)代隧道技術(shù);2012年06期

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1 楊志芳;螺旋式微型隧道施工技術(shù)和掘進設(shè)備的研究[D];華北電力大學（北京）;2004年

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4 陳烘陶;盾構(gòu)土壓平衡系統(tǒng)的建模與仿真研究[D];廣東工業(yè)大學;2007年

5 張明富;土壓平衡盾構(gòu)掘進刀具動態(tài)磨損研究[D];北京交通大學;2007年

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7 李輝;土壓平衡式頂管掘進技術(shù)在軟土地基中的應用[D];天津大學;2009年

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9 崔娟;盾構(gòu)機切刀切削過程模擬及刀盤扭矩計算方法[D];大連理工大學;2012年

10 杜志國;全斷面掘進機刀具切削機理仿真與磨損的研究[D];東北大學;2011年

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本文編號：1767831