TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)誤差分析與研究.pdf

1、用于巖石地層開(kāi)挖的全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(FullFaceRockTunnelBoringMachine,簡(jiǎn)稱TBM)是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源開(kāi)發(fā)和國(guó)防工程建設(shè)所急需的重大技術(shù)裝備,被大量地應(yīng)用于地鐵、公路與鐵路遂道及下水道等國(guó)家市政設(shè)施的建設(shè)中。因此,研究其基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題對(duì)實(shí)現(xiàn)TBM設(shè)計(jì)與制造技術(shù)創(chuàng)新有重要的意義,這充分體現(xiàn)了我國(guó)裝備制造業(yè)地發(fā)展需求及其國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略性目標(biāo)。
　　推進(jìn)機(jī)構(gòu)屬掘進(jìn)裝備關(guān)鍵組成部分,需要承受掘進(jìn)裝備工作于惡

2、劣環(huán)境下的重載荷、大突變載荷及強(qiáng)烈振動(dòng)載荷。由于機(jī)構(gòu)存大較大的柔性變形,使得其實(shí)際到達(dá)位姿與理論位姿間的可能產(chǎn)生較大的位姿誤差,而該誤差將對(duì)TBM作業(yè)精度造成不良影響。對(duì)其誤差分析與仿真的目的就是通過(guò)分析與研究,找出誤差的組成、分布規(guī)律與主要影響因素,為其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ),進(jìn)而提高其在實(shí)際施工時(shí)的作業(yè)精度。
　　本文擬研究TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)誤差分布規(guī)律,揭示其機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)、制造與運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)其位姿誤差的影響規(guī)律。所研究的對(duì)象是TBM

3、推進(jìn)機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)帶有冗余的24根液壓支鏈,共分為6組構(gòu)成4×6-SPS型并聯(lián)機(jī)構(gòu),相臨兩組之間的支鏈成楔形排列,同組液壓缸間的液壓油可自由流通,相互協(xié)調(diào)。該推進(jìn)機(jī)構(gòu)具有剛度大,控制精度高,適應(yīng)惡劣環(huán)境能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
　　本文運(yùn)用機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)微分關(guān)系,建立了以給定推機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及其誤差為基本變量的推進(jìn)機(jī)構(gòu)位姿誤差參數(shù)化分析模型。并利用該參數(shù)化模型,導(dǎo)出了推進(jìn)機(jī)構(gòu)位姿誤差和機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺度、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)誤

4、差,以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)誤差之間的相互關(guān)系,探討各個(gè)參數(shù)及其誤差對(duì)位姿誤差的影響,揭示了其間的關(guān)系規(guī)律,找出了關(guān)鍵影響因子。文中還運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)液壓缸剛度和變形進(jìn)行了分析,并與導(dǎo)出推的理論計(jì)算公式進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了用液壓彈簧代替液壓油的合理性與可行性,為機(jī)構(gòu)分析模型的簡(jiǎn)化帶來(lái)了便利條件。
　　本文建立的TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)位姿誤差模型,刻劃了其與多方面尺度參數(shù)與誤差參數(shù)之關(guān)系,通過(guò)對(duì)推進(jìn)機(jī)構(gòu)誤差實(shí)例計(jì)算分析,該模型較為客觀全面地反