在隧道施工中,當遇到軟弱圍巖時,必須要進行初期支護,在這個過程中鋼拱架安裝是其中的一個工序。我國隧道拱架安裝一般采用人工為主,簡易機械為輔的方式,沒有專用的拱架安裝車械。此種方法不僅安裝強度大,效率低,且存在較大的安全隱患,為解決這一問題,實現鋼拱架安裝機械化作業(yè),鋼拱架安裝機成為主要的研究對象,尤其是安裝機的工作裝置。在對我國隧道施工環(huán)境和鋼拱架安裝要求分析后,提出了工作裝置的設計方案,主要包括機械手以及吊籃系統(tǒng)兩部分。并運用現代設計與分析方法對其進行結構性能分析研究,對設計階段有重要的參考價值。本文主要研究內容及方法如下:(1)本文針對我國隧道施工環(huán)境、鋼拱架的施工工藝以及安裝要求,提出了工作裝置的設計要求,制定了機械手以及吊籃系統(tǒng)的整體方案,并對關鍵零部件進行了設計,建立三維模型,成功裝配了虛擬樣機模型。(2)將虛擬樣機模型導入到多體動力學軟件ADAMS中,并建立了機械手和吊籃系統(tǒng)的動力學模型,在ADAMS/View模塊中對其進行了簡化處理,并設置約束、屬性、STEP函數、載荷等參數,對機械手以及吊籃進行了運動學,驗證其是否干涉,得到了機械手的作業(yè)范圍以及運動特性。進行動力學仿真,得到各絞點以及油缸的受力狀況,為有限元分析以及液壓系統(tǒng)設計提供參考和依據。。(3)利用ANSYS Workbench對機械手和吊籃系統(tǒng)的關鍵零部件進行了靜力學分析。根據動力學仿真結果提供絞點處的受力,對其危險位置進行強度和剛度校核,為后續(xù)結構優(yōu)化和改進設計提供依據。(4)根據吊籃系統(tǒng)的運動要求,提出了液壓設計方案,采用定量泵負載敏感控制系統(tǒng),作業(yè)平臺采用電液比例自動調平控制系統(tǒng),確定了主要的液壓元件參數。(5)樣機試制,并對樣機進行了試驗性研究,得出樣機的外形尺寸和性能參數,并在隧道內進行了安裝試驗,分析其結果,為后續(xù)工作裝置的整體優(yōu)化提供依據。本文的研究方法與成果,可用于類似的機械臂以及伸縮臂結構的分析研究,對保障產品可靠性、提高產品質量、縮短產品的設計研發(fā)周期具有一定的幫助。
【學位單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U455.3
【部分圖文】：

貴州大學碩士學位論文功能多樣化、作業(yè)多樣化等，并不斷的把先進的遠程控制技術應用到臺車上，使其在隧道施工過程中的機械化和自動化程度都得到了極大的提高[9]。國外拱架安裝機按行走形式分為輪胎式和履帶式，按設備類型分為專用設備和通過現有設備改裝而來，按工作方式分為單臂和多臂等。此外，有些安裝機的夾持機構可根據需要更換作業(yè)平臺、銑刨頭、沖擊錘、混凝土噴射器等，實現多工序、多功能作業(yè)要求。單臂式拱架安裝機最有代表性的屬德國 GTA 公司的 NormLifter2500A 型和芬蘭 Normet 公司的 9915BA 型等，如圖所示 1-1。這類拱架安裝設備只能進行整體式或已組裝好的鋼拱架的安裝。由于鋼拱架撓度較大，且單臂式安裝車只有一個抓舉點，不易克服拱架撓度，造成就位困難、安裝時間增長[10]。

（a）MCH1220Z 型鋼拱架安裝機 （b）UTILIFT2000 型鋼拱架安裝機圖 1-2 多臂式鋼拱架安裝機表 1-1 國外幾種拱架安裝設備的主要參數型號 廠家整機重量行走方式舉升高度舉重質量臂數混凝土噴射NormLifter2500A德國GTA----- 輪式 11.9m 2500kg 1 無M2000RS 16500kg 履帶式 7.0m 1000kg 1 無Himec 9915BA芬蘭Normet20300kg 輪式 11.1m 1350kg 1 無UTILIFT2000 34000kg 輪式 11.0m 1000kg/臂 2 無TER6-R10S-TN日本NISHIO41600kg 履帶式 9.016m 1250kg/臂 2 有E2000C-2BRPS 株式社會 33000kg 履帶式 7.9m 1000kg/臂 2 有SFERW-1C 日本 FTS 43000kg 輪式 8.7m 1000kg/臂 2 有BUFFALO-2211日本TOYO39200kg 輪式 7.18m 1000kg/臂 2 有

圖 1-2 人工方式安裝鋼拱架圖 1-3 簡易機械輔助安裝方式我國鋼拱架安裝機最具有代表性的屬洛陽聚科特種工程機械有限公司生產的JOCO-01 系列鋼拱架安裝機、中鐵二十局研制的 SZTZ 型鋼拱架安裝機以及湖南江麓機電集團研制生產了型隧道多功能作業(yè)臺車樣機[11]。如圖 1-4（a）所示，為 JOCO-01型鋼拱架安裝機利用國內常用的履帶式液壓挖掘機作為底盤，將其臂架改造為鋼拱架安裝機械手，在其末安裝一個具有六個自由度的夾緊裝置，在其底盤上新增加一個吊

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本文編號：2813959