钻劈一体机臂架结构及其控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着中国城市化水平的不断提高，城市人口集中化现象越来越严重，城市交通和环境状况也越发糟糕，在地面空间有限的情况下，城市发展逐渐转向了地下，城市地下工程被许多城市纳入了城市发展的宏伟蓝图中，地下轨道交通、地下停车场、地下通道等地下设施的建设，为人们的生活提供了极大的便利。开发利用地下空间，已成为我国城市发展的主流。

目前我国地下空间掘进方法主要采用钻爆法和综掘法，但这两种掘进方法都存在着机械化程度低、成本高、工效低、环境差等问题。综掘法是一种较先进的地下空间掘进技术，但在硬岩掘进时的突出问题是单位比能耗大，截齿损耗严重、机器可靠性和适应性较差，在掘进坚固性系数高的断面岩石时，掘进机截齿磨损加剧，有时甚至无法截割，只能采用钻爆法。钻爆法是通过钻孔、装药、爆破开凿岩石的方法。虽然施工方式灵活且设备便宜，但是爆破所释放的巨大能量具有相当高的不可控性，会不可避免的对周围围岩造成损坏，造成超欠挖、产生爆破飞石、产生有害气体，同时还会造成巨大的噪声和震动，甚至引起严重的岩石坍方，危害施工人员的人身安全，影响城市居民的日常生活。目前，国家对爆破作业的审批越发严格，显然钻爆法已无法满足国家对地下空间开发的严格要求。

钻进-劈裂法是在钻爆法的基础上改进而来，其是利用机械钻具钻孔，进而以机械或液力方式向钻孔侧面及底部施加压力，致使岩石破裂。这种方法的原理是利用岩石强度远小于抗压强度的特点使岩石内部发生破碎，其工作效率高，工具消耗少，特别是对于硬岩，这一特点尤为明显。与钻爆法相比，掘进过程中对围岩和周围环境也不会产生负面影响，避免了如飞石、地震波、有害气体等有害效应。因此钻劈法有着非常广泛应用范围，不仅适用于坡地矿岩开挖、岩盘处理、石材开采、矿岩二次破碎等各种地下掘进工作，对于在城市重要基础设施下或自然保护区内的地下掘进工程也非常适用。由于钻进劈裂法先进的破岩原理、应用的广泛性和灵活性，所以其被誉为最具有发展前景的非爆破破岩方法之一。

2. 研究内容和预期目标

一、主要研究内容：

（1） 查阅相关资料，了解课题研究背景、意义及国内外发展概况，并根据文献资料分析钻劈一体机臂架结构及其控制系统设计所涉及的关键技术或难点

（2） 了解钻劈一体机的主要结构；对钻劈一体机的功能进行分析，确定各部分的具体实施方案，对各部分的布局进行合理规划。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟用的研究技术路线如图所示

研究步骤：

4. 参考文献

[1] 王梦恕. 中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路[j]. 隧道建设, 2014, 34(03): 179-187.

[2] 杜长亭, 王愁, 仲义, 等. 全液压凿岩钻车发展概况[j]. 凿岩机械气动工具, 2018 (04): 21-26.

[3] 刘新刚, 刘建维. 一种新型车载式液压石材劈裂机[j]. 石材, 2011 (09): 36-37.

5. 计划与进度安排

（1）2024.1.5-2024.2.5查阅文献资料，进行文献综述，撰写开题报告，翻译英文文献；

（2）2024.2.6-2024.2.21了解钻劈一体机的悬臂结构以及控制系统设计

（3）2024.2.22 -2024.3.22完成对钻劈一体机悬臂结构的设计；