地鐵隧道壁面鉆孔設備研發(fā).pdf

1、近年來地鐵發(fā)展迅猛，其供電多采用頂部剛性接觸網(wǎng)方式，優(yōu)點明顯，頂部剛性接觸網(wǎng)安裝需先鉆孔。地鐵隧道側壁安全疏散平臺、管道、電纜的安裝也需要在側壁鉆孔。以往多采用人工手動鉆孔，同時一些輔助簡易機械功能少、效率低，無法適應迅猛發(fā)展的地鐵建設。本論文討論了頂部和側壁鉆孔設備方案，分析了常用設計方案，指出其優(yōu)缺點，進而研發(fā)了一種多方位鉆孔設備，能對隧道頂部和側壁一次性鉆四個孔，運動速度高、精度、自動化程度高，勞動強度小。通過車輪光電編碼器、激光

2、測量儀、隧道斷面儀等設備測量位移、角度等參數(shù)。
　　底部XY平臺調整縱橫向距離，通過升降、俯仰、橫滾機構實現(xiàn)Z軸的升降、X及Y軸的轉動，通過回轉機構實現(xiàn)Z軸的轉動，由此可完成六自由度精密調整。選用電動缸、直線軸承、直線導軌、滾珠絲杠等性能優(yōu)異的零部件并對其計算選型。鉆機安裝平臺由一組矩形空心型鋼安裝而成，鉆機底板開有兩道槽，由此四個鉆機間距可無級調節(jié)，適用不同安裝規(guī)格。人工控制平臺鋼結構按國家標準設計。鉆大直徑孔采用水鉆，水鉆鉆孔

3、干凈衛(wèi)生、對鉆具損壞小，勞動強度小。
　　鉆機平臺工作時受到較大的阻力、阻力矩，且水鉆所用的異步電機振動較大。本論文對外部載荷進行了詳細的計算，用Solidworks對設備進行三維建模，轉換格式導入到網(wǎng)格劃分精度較高的Hypermesh，得到高質量的網(wǎng)格，再導入到人機界面較好的Workbench進行鉆機平臺的有限元靜力學、模態(tài)、諧響應分析，仿真計算結果顯示鉆機平臺強度、剛度符合要求，可靠性高，有效的避開了激勵頻率，不會發(fā)生共振。使

4、用Workbench多目標驅動優(yōu)化技術對轉軸零件進行多參數(shù)優(yōu)化，為零件的設計提供可靠的參考依據(jù)。
　　選用多個價格低、功能強大的S7-200 SMART基于以太網(wǎng)S7協(xié)議通信實現(xiàn)控制系統(tǒng)組網(wǎng)，主從站控制編程簡單、便于管理。常規(guī)PID控制的參數(shù)固定，無法靈活運用于復雜的隧道環(huán)境，系統(tǒng)控制能力較差，所以選用模糊PID控制器。利用MATLAB/Simulink軟件的模糊控制工具箱對工進系統(tǒng)建模、仿真分析，進行了模糊PID控制參數(shù)的自整定