1 机构组成分析
管片安装机安装在盾体中心位置 , 在盾尾运行 , 主要有平移机构 , 回转机构 , 升降机构等组成 , 如图 1 所示 , 实现平移 , 回转 , 升降 , 偏转 , 俯仰 , 横摇 6 个动作。其中升降油缸和提升横梁形成一个二自由度的五杆机构 ( 并联) ,其他机构则为串联形式。管片拼装机的行走梁通过螺栓连接在盾体后部中心的H 型支柱上 , 其余机构都安装在行走梁上。管片的平移由平移油缸推动移动架沿行走梁的平移来实现。移动架内安装有两个液压驱动马达 , 马达带动小齿轮 , 驱动有内齿的旋转盘体沿隧道轴线的回转。升降油缸的伸缩可实现管片的升降。
2 工作原理及工作过程
管片拼装机进行管片安装时 , 先粗定位 ( 管片的运动控制) ,即用举重钳或真空吸盘抓住管片 , 升降油缸将其升降 ,平移机构将提起的管片移到拼装的横断面位置 , 回转机构再将该管片旋转到相应的径向位置 ; 然后再用偏转油缸、仰俯油缸和提升油缸的不同步伸缩进行微调定位 ( 管片的姿态控制) ,最后完成安装[4] 。管片拼装具体作业过程如下 : 首先是管片的供给。管片运送小车将管片运至管片卸载站 , 小车旋转平台旋转 90 ° , 卸载站的升降架顶起管片 , 小车退出。用起吊机将管片放在管片供给装置上 , 管片供给装置 ( 喂片机 ) 将管片沿着导架向前方移动 , 直到管片拼装机可夹持或吸取到管片的位置。其次是管片定位。管片定位大体分为粗定位和微调定位两个阶段。粗定位是粗略移动到预先确定位置上 ; 微调定位是指使待装管片的螺栓孔与已装管片的螺栓孔对合 ; 螺栓联接管片的螺栓孔沿环间和块间全部对齐后 , 再把螺栓按一定的力矩进行联接 , 即成一块管片的拼装。然后 , 反复进行这一系列的作业 , 直到拼装完 1 环。
3 运动学分析
要精确完成管片的拼装 , 必须实现管片的 6 个方向的运动 , 如图 2 所示 , 轴向直线运动 ( 沿隧道轴线方向 Z 方向) ,径向直线运动 ( 沿隧道断面方向 X 方向) ,圆周方向回转运动(Y方向 ) 以及现实管片姿态调整的三个方向的转动 ( 偏转 ,俯仰 , 横摇 ) 。
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王娟
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