【摘要】：預(yù)制混凝土裝配式建筑因其符合綠色建筑要求、便于工業(yè)化生產(chǎn)建造和信息化管理的特點(diǎn),近年在我國(guó)得到大力支持,并且發(fā)展迅速。而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化施工是提高預(yù)制裝配式建筑施工質(zhì)量和效率的核心,其中通過(guò)提高施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)安裝、調(diào)姿就位、構(gòu)件接縫澆筑、建筑外立面施工等作業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化程度是實(shí)現(xiàn)工業(yè)施工的關(guān)鍵。但目前裝配式建筑構(gòu)件施工作業(yè)主要采用傳統(tǒng)起重吊裝設(shè)備和人工作業(yè),施工效率低,人員安全隱患大。為此政府啟動(dòng)了關(guān)于施工現(xiàn)場(chǎng)高效吊裝安裝關(guān)鍵技術(shù)與裝備的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)計(jì)劃,目的是研發(fā)適用于工業(yè)化建筑施工構(gòu)件吊裝的具備構(gòu)件自動(dòng)取放、吊運(yùn)安全路徑自動(dòng)規(guī)劃、構(gòu)件空中自動(dòng)調(diào)姿與尋位安裝、構(gòu)件豎縫澆筑施工等關(guān)鍵技術(shù)與裝備。而研發(fā)適用于預(yù)制構(gòu)件自動(dòng)取放、調(diào)姿就位專用吊具是實(shí)現(xiàn)構(gòu)件高效吊裝的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文通過(guò)分析預(yù)制混凝裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的特點(diǎn)及其吊裝作業(yè)要求,采用集成創(chuàng)新的方法,確定了一種用于混凝土預(yù)制構(gòu)件吊裝作業(yè)的具有構(gòu)件自動(dòng)取放、空中調(diào)姿功能的專用吊具的設(shè)計(jì)方案,并對(duì)所設(shè)計(jì)方案按功能進(jìn)行分解,對(duì)關(guān)鍵零部件細(xì)化設(shè)計(jì),建立零部件三維模型并進(jìn)行整體裝配。對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu):剪叉式空間機(jī)械臂結(jié)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)學(xué)、穩(wěn)定性分析及仿真驗(yàn)證。主要的研究過(guò)程和結(jié)論如下:(1)需求分析和總體方案設(shè)計(jì):在調(diào)查研究和分析國(guó)內(nèi)外預(yù)制混凝土裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)基礎(chǔ)上,結(jié)合構(gòu)件吊裝作業(yè)施工特點(diǎn),總結(jié)混凝土預(yù)制構(gòu)件吊裝施工技術(shù)和設(shè)備研究和應(yīng)用情況、存在和需要解決的問(wèn)題。確定構(gòu)件自動(dòng)取放和調(diào)姿作業(yè)功能要求,根據(jù)功能要求,通過(guò)不同方案優(yōu)劣對(duì)比,建立吊具總體設(shè)計(jì)方案;(2)分步方案設(shè)計(jì):根據(jù)構(gòu)件吊裝吊具的總體設(shè)計(jì)方案,確定采用電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)吊鉤實(shí)現(xiàn)吊鉤對(duì)吊點(diǎn)的自動(dòng)脫掛鉤;采用基于繩驅(qū)的剪叉式折疊機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)吊鉤自由度控制和構(gòu)件起重升降;采用絲杠模組機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)吊鉤間距對(duì)構(gòu)件吊點(diǎn)間距的適應(yīng)性調(diào)整;采用回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件吊裝過(guò)程的水平姿態(tài)調(diào)整。(3)關(guān)鍵零部件細(xì)化設(shè)計(jì):根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案,分別對(duì)自動(dòng)脫掛鉤結(jié)構(gòu)、剪叉式折疊升降結(jié)構(gòu)、吊鉤與吊點(diǎn)間距適應(yīng)性調(diào)整機(jī)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件水平姿態(tài)調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及其相關(guān)的關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析,并采用solidworks對(duì)零部件進(jìn)行三維建模并完成虛擬裝配。(4)剪叉式起升機(jī)械臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析:對(duì)自動(dòng)取放吊具關(guān)鍵部件—剪式折疊機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析;采力法和矩陣位移法對(duì)剪叉式吊臂工作狀態(tài)受風(fēng)載影響的最大變形進(jìn)行理論分析、并通過(guò)ansys workbench對(duì)其進(jìn)行仿真驗(yàn)證。確定剪叉式吊臂結(jié)構(gòu)在風(fēng)載的干擾下其執(zhí)行末端形變位移量滿足自動(dòng)取放吊鉤對(duì)構(gòu)件的脫掛鉤條件。
【圖文】：

圖 1.1 港口集裝箱體的裝卸及碼放機(jī)器Fig.1.1 Machines for Container handling and stacking研究，主要以具有自動(dòng)取放功能的起重機(jī)和機(jī)械臂為體的裝卸及碼放作業(yè)起重設(shè)備[29],如圖 1.1 所示。其

黃越等人研發(fā)的具有大工作范圍、可實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度搬運(yùn)機(jī)械手（如圖1.2）裝置可滿足危險(xiǎn)化學(xué)品多工位柔性搬運(yùn)[37]。合肥工業(yè)大學(xué)王磊等研發(fā)的釹鐵硼磁環(huán)自動(dòng)搬運(yùn)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)[38]，用于解決釹鐵硼粉末壓坯自動(dòng)搬運(yùn)搬問(wèn)題。但是隨著社會(huì)發(fā)展，以及自動(dòng)取放或搬運(yùn)的操作對(duì)象和要求越來(lái)越復(fù)雜。目前我國(guó)既有體現(xiàn)當(dāng)今世界物料搬運(yùn)先進(jìn)科技水平的一些研究和應(yīng)用[39-42]，如由無(wú)人搬運(yùn)系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)等，也還有較為傳統(tǒng)的機(jī)械搬運(yùn)設(shè)備，，各行業(yè)及企業(yè)之間也因?yàn)樯a(chǎn)要求和經(jīng)營(yíng)狀況在設(shè)備技術(shù)研究和應(yīng)用上顯得參差不齊。但隨著時(shí)代發(fā)展，均會(huì)被自動(dòng)化搬運(yùn)甚至集成化搬運(yùn)裝置或者系統(tǒng)所代替[43]。1.4 裝配式建筑構(gòu)件自動(dòng)取放裝置研究現(xiàn)狀裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件按其安裝形式可以分為水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件，水平構(gòu)件主要包括樓板、疊合板、陽(yáng)臺(tái)等，豎向構(gòu)件主要包括各類墻板，附墻、樓梯、飄窗。目前，在轉(zhuǎn)配式建筑吊裝施工過(guò)程中，當(dāng)預(yù)制構(gòu)件被運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，主要通過(guò)人工將各類預(yù)制構(gòu)件掛點(diǎn)與起重設(shè)備吊吊點(diǎn)固定，預(yù)制構(gòu)件再經(jīng)起重設(shè)備吊運(yùn)吊運(yùn)到預(yù)定的安裝位置，經(jīng)施工人員調(diào)整構(gòu)件姿態(tài)后，構(gòu)件在起重設(shè)備的微動(dòng)下就位放置，然后經(jīng)人工摘鉤，再進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)（如圖 1.3 和 1.4 所示）。相比其他行業(yè)如港口集裝箱自動(dòng)化搬運(yùn)等，建筑預(yù)制構(gòu)件的取放、吊裝作業(yè)具有以下特點(diǎn)：構(gòu)件起重噸位大，一般在幾噸到十幾噸之間；構(gòu)件種類多、結(jié)構(gòu)形狀
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH21;TU758.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708656