近年来,随着中国大规模市政基础设施建设的开展,国家对于掘进机的需求越来越大。我国对管隧掘进机的研究起步较晚,与国外相比,还有相当大的差距,所以目前大型管隧施工中,大多还是以外国掘进机为主进行施工。实际施工中,急转弯施工比较普遍,故国内外学者都非常重视急曲线挖掘机及其施工技术的研究,也有部分学者开始关注自行进式掘进机的研究,但都没有取得突破性的进展。 本课题来源于交通部“十一五”国家科技支撑计划重点项目--“城市市政隧(管)道自行走式施工技术和装备研究”。本文主要研究内容是自行走掘进机机械方面的设计,分为刀盘掘削系统、撑阻系统和并联机器人推进系统的设计研究。 1.撑阻系统是整个掘进系统的核心之一,是实现自行走功能的基础。根据自行走掘进机地下施工的实际情况,提出了八种相对可行的方案。在对其密封性、效率、占用空间等各方面综合考虑后,确定了撑阻系统的具体机构设置形式。 2.对掘进机的推进系统方案进行了研究,推进系统采用了并联机器人机构,确定了样机的装备总推力、液压缸数量和安装方式,并根据样机急曲线自行走的特点,确定了连续掘进方案。 3.刀盘掘削系统主要进行的是刀盘部分的设计研究,确定了刀盘基本技术参数。刀盘设计采用了先进的主副梁结构,盘体结构简洁、刀架轻巧、而板大,便于刀具的布置。根据实验土质地特点,刀具类型配置为：32把切刀,12把先行刀及2把仿行刀；刀盘开口率34％。完成初步结构设计后,针对掘进施工中的三种恶劣工况,利用ANSYS分析软件对其结构进行了有限元分析,为下一步的设计优化打下了基础,积累了经验。