基于3Dmax的隧道衬砌台车协调动作的仿真设计

衬砌模板台车（简称台车）是浇筑隧洞二次衬砌混凝土的施工设备，配合其它辅助机械，可大量降低劳动力，提高隧洞二衬施工的机械化效率，提升施工进度，具有投入成本低、结构可靠、操作方便、隧洞成型面好等优点，因此，在公路、铁路、水利水电及市政、国防军工等工程施工中广泛应用。而在衬砌台车设计工作中，因台车种类多、设计时间短，用以往的二维绘图软件，设计结果总不尽人意，而且很不直观，容易出错，同时在传统的安装说明也很难表达安装步骤与各部分的安装方法。本文对衬砌台车的设计、安装进行三维可视化，并针对工作过程的协调性问题进行衬砌过程的仿真，有利于对产品进行直观的技术说明，并对技术人员的专业培训提供条件。这也是衬砌台车设计工作中有待解决的问题。
1、隧道衬砌台车的结构
衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品，主要有简易衬砌台车、全液压自动行走衬砌台车如图(图1)和网架式衬砌台车(图2)。全液压衬砌台车又可分为边顶拱式、全圆针梁式、底模针梁式、全圆穿行式等。全圆式衬砌台车常用于水工隧道施工中，不允许隧道有砼施工纵向接缝，在水工隧道跨度较大时一般使用全圆穿行式，边顶拱式衬砌台车应用最为普遍，常用于公路、铁路隧道及地下洞室的砼二次衬砌施工。
本文设计一全液压自动行走衬砌台车。台车是靠自身具有的支撑体系、模板体系，同时又具有走行系统，形成既能快速移动又能快速支撑和拆除的一整套模板系统。台车由行走机构、台车架、钢模板、模板垂直升降和侧向伸缩机构、液压系统、电气控制系统６部分组成。
具体结构如图3所示。
2、衬砌台车的设计
衬砌台车是按衬砌断面图和技术要求来设计的。钢模板衬砌台车外轮廓与隧道衬砌理论内轮廓面一致，通过封堵模板两端的开挖仓面，与已开挖面形成封闭的环形仓，然后浇注混凝土而实现隧道的衬砌施工。台车动力为电机驱动，轨行式行走系统；模板动作方式为液压缸活塞运动方式，完成立收模及模板中心偏差的调整等动作；台车立模后，需要通过丝杠把模板与架体连成整体，以承受混凝土浇注过程中荷载。
3.1就位台车试车合格后，在确保台车上下、左右无障碍物的情况下，启动行走电机，操作台车前行至待衬砌里程，前后反复动作几次，使台车结构放松，停在正确衬砌位置，关闭行走电机，并在行走轮处打好木楔或使用阻车器，防止溜车或衬砌中骨架受偏力产生位移，引起跑、爆模。旋紧底梁下的螺旋支腿，应确保底板落在坚实的基础上。
3、结语
本文根据隧道衬砌台车结构特点，对全液压自动行走衬砌台车工作流程进行了3D仿真，这不仅在设计开发阶段可以进行机器的优化设计，还可以对操作工人进行安排的调试的培训，通过虚拟程序就可深刻的了解机器的操作与运行。3DMAX高质量的衬砌台车运行动画使仿真效果更加清晰，可以对产品的起到宣传和市场竞争力的作用。