盾构机模拟教学仪

WM-AM/SM盾构机实训室模型技术方案一、概述1、装置特征本方案是以本招标文件提出的整体构思、装置基本要求和规格尺寸为基础，结合我公司多年来制作各类重型机械，特别是盾构机同类仿真装置的实际生产经验和公司独特的工艺技术编写而成，力求突出如下特征：①、采用目前装置最先进的“激光金属雕刻机”，既确保其结构强度，又不失其精美度。

②、仿真装置建成后，应该是我国目前教育界盾构机仿真装置中，规格最大、设施最全、演示功能最多、感观效果最佳的装置。

集多方位仿真动态演示和数据测量为一体综合型设备，直观效果好，结构齐全，美观大方，气势磅礴；③、可人工/计算机操作控制。

配有手动操作盘，可与自动切换使用，声光电系统、电脑软件控制系统二者合一，可实现解说、装置展示同步进行；④、逻辑电路，可防手动时的误操作；⑤、主体材质为金属，且金属构件传动，坚固耐用，可解后顾之忧；⑥、地层表现为玻璃钢整体成型，刚柔并举，防潮防腐；⑦、弱电控制，安全可靠。

配有背景音乐的解说，专用功放推动；⑧、可电脑操控测量，本装置预留电脑测控端口，可根据需要升级为电脑测控效果，部分数据{如系统温度等}进行电脑模拟；⑨、造型逼真、分段制作，整体组装，确保接合自然；⑩、不但提高了展品的观赏价值，而且极大地增强各知识点的系统性和连贯性。

2、我公司对结构原理的理解泥水盾构机主体是由圆筒形断面，自挖掘面起，由切口环、支承环、盾尾三部分构成。

其强度足以承受土压、水压、盾构千斤顶的反推力及挖掘反作用力。

梁部呈V型平面中折结构。

中折部的前部称为前体、后部成为后体。

支承环的前部装置的驱动部件，与切口环一壁相隔；隔壁后部设有环形空气室。

隔壁的上部有送泥管、下部配置有排泥管。

在梁后部的外围沿圆周方向均匀排列有盾构机主体推进用的盾构千斤顶。

盾尾部配备了组装管片用的拼装机装置、用作脚手架的后方作业台。

拼装机装置、后方作业台由梁部进行支承。

支承环通过竖梁、横梁加以强化稳固。

具体如图：其主要结构有：盾构机从刀盘向盾尾有：刀头、仿形刀盘、机罩、梁、前体前瞳、后体后瞳、旋转接头、刀盘旋转油压马达、中折千斤顶、送泥管、排泥管、盾构千斤顶、注浆钻孔、拼装机、形状保持装置、盾尾密封件、提升机、提升机。

二、精心制作1、体现主要构造本装置制作中具体体现主要结构有：刀盘、装片机、液压推进千斤顶、工业水箱、空压机、泥浆泵、装卸吊、轨道吊、灌浆泵、控制舱、高压柜、轨道辅机、变压器、水泥浆罐、空气罐、抽气扇、电源柜、脱水泵、泥浆车、泥浆管、空发气过滤器、滚道、液压机、管片堆放传送带等等。

2、体现主要运行原理盾壳装置制造时，分切口环、支承环、盾尾三部分进行,通过其内的大梁和中心横梁原部件，盾尾钢丝刷设置3道。

推进系统。

对推进千斤顶及其布置进行重新设计,盾构设置7个，220 mm长行程千斤顶, 15个140 mm短行程千斤顶。

千斤顶均布, 22个千斤顶中设计4个可单独控制伸缩，并分4个“液压”分区进行压力控制，其中1、2、4分区中的第7、18、22号千斤顶安装行程传感器。

错缝拼装时利用特殊设计靴板,以避免千斤顶推力直接作用于管片接缝上。

拼装机。

拼装机主体结构缩小制作，可绕中心横梁旋转，也可平移,并增加配重块;装置对压力油箱进行改造,增装遥控功能。

螺旋机。

螺旋机主体结构按比例，可制作体现进料槽。

进料槽与切口环焊接成一体,闸门开度这里采用手动式，取代“检测拉绳式传感器”。

皮带机在保持原结构的基础上，需进行适当的设计改造,采用电滚筒驱动,体现刮泥装置。

3、装置解决思路：盾构机装置制作的基本思路为制作一个“地层剖面”，以泥土沉积层为剖面主要表现效果，“地层剖面”长度和高度都略大于盾构机及其施工项目总体布置的总尺寸，给人一种“正在处于工作状态”的感觉。

“盾构机装置”整体制作成已开挖并安装了管片的部分半剖隧道，前段为正在工作中的盾构机后段为可以通过剖开的部分观察到：盾构机的整机结构、工作原理、大小比例及其相互位置关系等都尽显其中。

如：旋转的刀头、推进千斤顶、管片自动拼装器、管片堆放传送带、管片起重机、液压装置、控制室、行走轨道等设备设施的细节应有尽有、造型逼真，统一谐调。

5、装置比例及主要技术参数（长度单位：mm）：此台盾构机装置是根据需方所提出制作的初步要求及比例（1：10）进行制作，其装置的规格为：台座规格：9000mm*1200mm*600mm，装置规格∮800mm，长度8000mm含施工项目部分所占长度在内，具体参数如下：①整体比例： 1:10②台座规格： 9000×1200×600；（abh）③盾构机：∮800×8000；（含施工项目部分所占长度在内）⑤仿真地层： 8600×500×1100；（abh）⑥刀盘装置需配置2个刀盘，具体如下：⑦本盾构装置为泥水盾构机，但另配置螺旋输送机两套螺旋输送机，具体如下：⑧管片6、装置选材盾构机装置采用有机玻璃、玻璃钢、工程塑料制作，刀盘等主要构件、主体支架、其他受力部分、传动装置使用金属构件，各部件均按实物颜色喷漆。

地层剖面，主休采用高分子树胶及其多种填料制作；盾构机的主体构架，采用金属构架；传动部分、受力部分为金属配件，采用铜材或钢材制作，以保证设备的整体强度性和可靠性。

盾构机的外壳为珠光灰有机玻璃与透明玻璃相结合进行制作，其他部分随具体情况而定。

盾构机内部各设备细部结构则采用工程塑料与ABS型材相结合进行造型制作。

以保证设备的编辑部结构因金属构件而不能达到的精细效果。

管片采用铝合金制作；装置的外观以及各设备进行设色处理，电脑调色汽车烤漆进行专业喷涂处理。

7、精细加工①管片制作，分两部分：其一，为“演示装片工作过程和原理”，特制作标准构造的单管片。

此管片采铝合金材料制作出10片规格形状不完全一样的管片，其中6片正好一圈，1片用作在装片机的装片演示，这样更加方便教学和学生的理解。

另外3片考虑到其管片容易丢失而作为配件。

其二，其他则采用一整块铝合金加工而成，用激光机将打出环状且显“错位砖”效果接缝并最终制作出管片衬砌外壳效果。

并用区别于其管片颜色的色彩，喷涂出每一个环圈都有的，该环圈最后安装的管片。

（请见效果图）②刀盘装置需加工配套使用的3个刀盘，制作时，根据3种不同的刀盘采用采用目前装置最先进的“激光金属雕刻机”（可精细到规格2mm以上的结构造型），既确保其结构强度，又不失其精美度，钢材分别通过分块雕刻，焊接组装，形成3种形式刀盘架，加上用ABS材料精细雕刻的细部构造（可体现规格在2mm内的结构），与刀盘架粘接组合，打磨抛光，等待统一喷漆装饰处理。

刀盘驱动电动电机，因学员操作严重失误或采用故意阻转动作，是比较容易损坏的，我公司在设计制作时，考虑了方便电机折装的结构，并配有2个与原装置上同样的配用电机。

③盾体内部的螺旋输送机：输送机设备本体筒体采用透明的管材制作，将旋转的螺旋体进行展示，体现输送渣料的原理过程；螺旋输送机模拟运行，也同样配有2个配用电机。

④皮带输送机：输送机的皮带上，在制作进行效果处理的时候会粘上一些仿真的外输渣土，可以很形象的表现将渣土外输的过程展；⑤其他构造的制作办法与“刀盘”的加工方法基本相同。

也同样配有相应的易损件。

如下图：⑥装置喷漆处理装置外观喷漆处理：先用砂布将板材的切割面进行反复打磨，达到光滑的效果，对大面积的地方，我们采用抛光的工艺进行表面处理，这两道工序使得装置粗坯整体达到可进行最终喷汽车烤漆的目的。

汽车烤漆我们是用电脑调漆然后经喷漆工在烤房进行专业喷涂，使设备整体不但形象逼真，而且结构分明，色彩明快，让人赏心悦目。

装置可通过外观喷漆后，可表现设备与零件的各材质特点，如管片衬砌为珠光灰、液压光杆为镀铬漆、栏杆为红白搭配的色彩等；⑦对装置的各内部结构设备与零件进行文字标注，这样可有助于老师讲解和学生观察认知，方便其地相关知识的深入理解。

三、装置效果其中盾构机及隧道施工布置仿真装置包括三部分组合制作：（1）盾构机装置；（2）隧道施工半剖面装置；（3）隧道场景装置。

组合装置制作一段盾构机完成掘径施工后的隧洞场景装置，包括隧洞的后续施工以及盾构机的施工的后续供给等系统。

包含隧洞基础设施的安装于施工场景装置，包括路基、路面、灯光、电力系统、通风系统，安保系统等铺设与完善施工情景，其中一部分隧洞采用剖面切割制作。

四、仿真演示为更好地达到教学的目标，本装置在需方要求“可展现四个动态模拟演示”的基础上再增加3个演示功能和赠送一项“电脑与同步操作”演示系统。

具体分别如下：①刀盘的匀速转动（电动模拟），即刀盘在电源开启的状态下可以以机体的纵轴心线进行无限3600旋转，速度约为5转/分钟；②管片拼装机原地360度得匀速转动（电动模拟），即盾体尾部的管片拼装机会加装一块仿真的管片，依照既定的方向进行旋转动作；③液压千斤顶的来回往返运动（电动模拟），即盾体周围的十几个液压油缸可以单独或整体作伸缩运行；④水流和泥浆的流动效果（灯光模拟）；⑤螺旋输送机以12n/s的速度匀速模拟运行；⑥洞内施工通风系统，其风机实际运行，模拟送风；⑦洞内施工照明系统，采用LED中目前最先进发光效果，实际照明演示；⑧与盾构教学相配合的视频，能够介绍盾构内部结构构造、施工工艺、关键部位演示；⑨必要时，装置上参与演示的动作可配合上述视频进行同步演示（本系统我公司作为赠送）。

五、其它电源要求：只需提供单相 220V 5A的电源插座。

水源要求：本装置无水源要求。

空间要求：因本装置的规格为长条形：9000mm*1200mm*500mm台座，台子上装置高度1300 mm，则总高达1800 mm。

可一面靠墙，所以，要求陈列空间在10000mm*5000mm*4000mm 以上。

地面承重：本装置的总重在1100Kg，而与地面接触面积10平米，远小于普通地面的设计承重标准。

因此，只需普通承重要求即可，没有特殊要求。