TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)縮尺試驗(yàn)臺(tái)主推進(jìn)器設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、目前我國(guó)在鐵路、公路、地鐵以及市政工程施工中對(duì)TBM的需求量越來(lái)越大，然而當(dāng)前TBM的核心技術(shù)仍僅由為數(shù)不多的發(fā)達(dá)國(guó)家的TBM公司所掌握，導(dǎo)致TBM的價(jià)格始終居高不下，TBM的國(guó)產(chǎn)化具有廣闊的市場(chǎng)前景。推進(jìn)系統(tǒng)為TBM施工作業(yè)的關(guān)鍵裝置，需承受TBM在惡劣施工環(huán)境的重載荷、突變載荷以及巨大振動(dòng)載荷，此外還須傳遞極限推力和保證精準(zhǔn)掘進(jìn)作業(yè)。如剛性缺乏，將會(huì)很難承受外加重載并加劇運(yùn)動(dòng)姿態(tài)偏差；如柔性缺乏，將很難順應(yīng)強(qiáng)烈的突變載荷。為化解該矛

2、盾，課題組綜合出了掘進(jìn)性能更優(yōu)的新型混聯(lián)式TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)。本文以TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)縮尺試驗(yàn)臺(tái)的搭建為背景，圍繞試驗(yàn)臺(tái)主推進(jìn)器的設(shè)計(jì)開發(fā)進(jìn)行了如下幾方面的研究：
　　1.參考以往同類試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)相似理論選取10:1的縮尺比確定了TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)縮尺試驗(yàn)臺(tái)主推進(jìn)器的性能參數(shù)。采用SolidWorks軟件建立了主推進(jìn)器的三維簡(jiǎn)化模型，根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)基本理論對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和單個(gè)推進(jìn)缸驅(qū)動(dòng)力求解。分析了縮尺試驗(yàn)臺(tái)主推進(jìn)器的物理模型，

3、并完成了其機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　2.采用子結(jié)構(gòu)裝配法建立了主推進(jìn)器單個(gè)SPS推進(jìn)缸剛度模型，根據(jù)原型機(jī)和縮尺試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸，分析了兩者推進(jìn)缸的剛度變化規(guī)律，得出兩者剛度的數(shù)量級(jí)之比為10:1。應(yīng)用虛位移原理推導(dǎo)了主推進(jìn)器的剛度模型并利用性能圖譜法研究了兩機(jī)構(gòu)的六個(gè)方向自由度與油缸推進(jìn)位移的關(guān)系，得出兩者的剛度變化規(guī)律一致，且兩者的剛度數(shù)量級(jí)之比為100:1，表明了TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái)主推進(jìn)器的縮尺設(shè)計(jì)是合理的。
　　3.根

4、據(jù)縮尺試驗(yàn)臺(tái)主推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)化建模，并導(dǎo)入到ADAMS中創(chuàng)建了其虛擬樣機(jī)模型?；谔摂M樣機(jī)技術(shù)對(duì)縮尺試驗(yàn)臺(tái)主推進(jìn)器進(jìn)行了多剛體和考慮液壓油壓縮性以及撐靴柔性支撐的多柔體動(dòng)力學(xué)仿真分析，得到了主推進(jìn)器掘進(jìn)時(shí)推進(jìn)缸需要提供的驅(qū)動(dòng)力以及功率，分析對(duì)比得出同時(shí)考慮液壓油的壓縮性和撐靴的柔性支撐更符合實(shí)際情形。
　　4.為從控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)兩方面來(lái)分析縮尺試驗(yàn)臺(tái)主推進(jìn)器的性能，搭建了虛擬樣機(jī)的機(jī)電系統(tǒng)聯(lián)合仿真平臺(tái)。圍繞縮尺試驗(yàn)臺(tái)