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钢拱架封口机构抓取模块传动性能分析及优化设计 被引量：1
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作者 何源福 夏毅敏 +1 位作者 李深远 姚捷 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期82-91,共10页
目前隧道掘进机(TBM)施工过程的钢拱架安装均采用人工操作的形式完成,作业环境非常恶劣,导致钢拱架支护效率低、劳动强度大、施工风险高。为此,笔者及其所在团队前期设计了一种钢拱架快速封口安装机构,用于代替人工完成钢拱架的封口作... 目前隧道掘进机(TBM)施工过程的钢拱架安装均采用人工操作的形式完成,作业环境非常恶劣,导致钢拱架支护效率低、劳动强度大、施工风险高。为此,笔者及其所在团队前期设计了一种钢拱架快速封口安装机构,用于代替人工完成钢拱架的封口作业。抓取模块作为该封口安装机构中直接与钢拱架接触的核心部件,需要具有足够的传动性能,以满足夹持作业需求。为此,文中基于螺旋理论,建立了其运动学模型,推导了输入旋量和输出旋量之间的虚拟系数,研究得到了抓取模块的传动性能,并提出了相应的传动指标;在此基础上,建立了抓取模块的尺寸参数优化模型,结合钢拱架封口件的实际抓取需求,得到抓取模块各尺寸参数的优化结果如下:卡爪与连杆的初始夹角α=88°、导杆的初始位置l_(FJ)=170 mm,导杆运动范围0~63 mm。利用ADAMS软件对抓取模块从夹持到张开的姿势变化过程进行分析,得到以下结论:卡爪末端间的距离从50.0mm逐渐增加至234.6mm,满足抓取空间需求;输出扭矩呈先增大后减小的趋势,卡爪完全张开时扭矩最小值为21.23N·m,满足输出扭矩需求。钢拱架封口成环的样机实验表明:抓取模块尺寸参数的测量值与计算模型仅相差4.5mm,说明模型是正确的;钢拱架的整个封口安装时间为8.6min,与传统人工作业相比,钢拱架封口机构的作业效率提高了20%~70%。 展开更多
关键词 钢拱架 快速封口安装机构 抓取模块 螺旋理论 传动性能 尺寸参数优化
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