多功能长平移管片拼装机的设计.pdfVIP

现代隧道技术 MoDERNTUNNELLING TECHNOLOGY 多功能长平移管片拼装机的设计 文章编号：1009—6582(2012)01—0166—05 多功能长平移管片拼装机的设计 陈雁冰- 张闵庆z 陈晓阳· 徐晓磊2 (1上海大学机电工程与自动化学院，上海200072； 2上海隧道股份有限公司机械制造分公司，上海200137) 摘 要 管片拼装机是盾构掘进过程中．将开挖好的隧道表面用预制混凝土管片拼装成圆形隧道的机构。基于 长距离隧道掘进中盾尾刷失效不易更换的问题，文章在分析其工作原理及功能结构的基础上，提出了一种具有长平 移、360。回转，以及能实现管片六自由度运动功能的拼装机，并用有限元法校核了关键部件的强度。 关键词管片拼装机六自由度长平移有限元 中图分类号：U455．3 文献标识码：A 管片拼装机作为盾构掘进机的主要构成部件之 装机的空间机构布置、操作人员的安全都会存在问 一[1】，它的用途是在盾构机向前掘进一环后，将预制 题，而利用拼装机长平移行程能够很好地解决更换 混凝土管片拼装成隧道结构。管片拼装机也会直接 盾尾刷这一问题。长平移拼装技术只有国外少数几 影响地下水的渗透和地表沉降．而且管片拼装机的 个大公司掌握，此技术在国内应用较少，因此需要加 速度对于整个隧道施工的速度也有很大的影响，好 强这方面的研究和推广。 的拼装机能够加快施工进度．节约施工建设成本。 国内目前对于管片拼装机的研究大多数集中在 四、五自由度，虽有少量研究人员也对六自由度进行 1背景及意义 了研究，但是真正能应用于实践、实用性强的却不 目前，国内盾构地下施工用的管片拼装机虽然 多，加之能实现大轴承式回转与长平移功能的拼装 实现了管片移动的机械化，但是管片的对中定位、拼 机国内更是罕见．所以研究六自由度、大轴承式回 装就位等大多数还是靠人工作业翻，而且拼装机的 转、长平移行程的拼装机具有重要的意义，掌握此项 管片拼装技术、插接管片技术，以及拼装多类型管片 技术将成为盾构机先进性的重要标志之一。 等技术尚需要进一步加大开发力度13]。 2工作原理 随着长距离越江隧道，如上海长江隧道、武汉长 江隧道等的兴建，盾尾刷在长距离隧道掘进的中途 多功能长平移管片拼装机由旋转盘体(中心支 可能发生失效，为保证盾构推进的安全，在盾构掘进 撑回转机构)、固定盘体、大轴承、小齿轮、提升横梁、 中更换失效的盾尾刷是该类型盾构设计必须考虑的 提升油缸、钳紧装置等组成，能够实现管片移动的机 问题。但是传统的拼装机，其回转机构多采用挡托轮 械化，管片的对中定位、拼装尺度、拼装就位等全部 设计固定于拼装机的前端，这样平移行程就受到了 依靠机械作业完成，而且也可以利用拼装机拆除第 一定的限制。即使采用其他机构来加大平移行程，由 一道盾尾刷。拼装机能实现管片锁紧、平移、回转、升 于固定环、旋转环以及管片的自重也会给行走横梁 降、仰俯、横摇和偏转7种动作，除锁紧动作外，其 悬臂结构的强度和安全性带来极大的隐患，同时拼 余6种动作与管片的6个自由度相对应。如图1所 修改稿返回日期：2011-09—15 作者简介：㈣(1986一)，男，硕士研究生，从事机械结构设计及动力学仿真有限元分析，E-mail：suidaoyudite@126．con． Q苎!!堂竺!塑!璺苎!竺塑!竺!!兰!星岂竖 VoI．49．No．1．Total．No．342Feb．2012