波动载荷下旋挖钻机动力头液压系统控制技术

在施工过程中,旋挖钻机的主要作用是成孔,传统旋挖钻机动力头液压系统,在波动载荷下控制的稳定性和控制效果较差,为了提高旋挖钻机动力头在波动载荷下的工作性能,设计一种针对波动载荷环境的旋挖钻机动力头液压系统控制方法。通过对旋挖钻机动力头液压系统的结构展开分析,根据分析结果建立数学模型,研究系统刚体在波动载荷下的受力情况;基于受力情况分析结果建立控制模型,分别控制系统的发电机、液压泵和负载,实现旋挖钻机动力头液压系统的发动机-液压泵-负载联合控制。实验结果表明:设计的方法控制稳定性高,且控制性能好。

旋挖钻机动力头数字化设计平台开发

现阶段我国节能减排的具体工作逐渐展开,机械设计中节能减排的研究方向主要围绕机械元件性能提升等方面开展。本文通过数字化平台实现无纸化高效设计,减少重复性开发,提升设计效率,达到减少碳排放的目标。动力头是旋挖钻机的核心部件,具有结构紧凑、噪声小和效率高的特点。针对动力头设计中计算复杂、效率低的问题,开发了旋挖钻机数字化设计平台系统,简化设计流程,缩短设计周期。系统基于Visual Studio 2019平台开发,采用MFC(Microsoft Foundation Classes)框架C++语言编写,将参数化设计、参数传递、参数化分析、工程图管理和数据库管理划分为不同的模块进行设计,实现了零部件参数化设计、有限元分析与工程图自动生成与管理功能的集成。通过调用APDL程序语言,将命令流整合进而构建了完整的有限元分析中的建模、分析、后处理的流程,将传统较为复杂的机械设计流程用程序编写的方式集成到平台,实现部分设计参数的平台自动选取。经验证,设计与测试结果一致,提高了数字化平台的自动化水平和设计效率,通过高效的设计流程实现节能减排的目标。

旋挖钻机动力头结构优化方案

动力头作为旋挖钻机最关键的组成部件,其性能好坏直接影响整机的性能。目前已有的动力头结构已经能满足旋挖钻机基本的施工作业需求,但可靠性方面还需进一步提升。文章介绍了旋挖钻机动力头的结构形式、功能及作用,分析了原有结构动力头经常发生故障的原因,如缓冲装置弹簧变形及导向轴断裂、动力箱漏油及滑架焊缝开裂。针对常见故障提出了新的优化方案,包括动力头的承力形式、结构布置等。新结构动力头的研究对于提高旋挖钻机的安全性、可靠性和施工效率具有重要意义。

旋挖钻机动力头系统改进分析

旋挖钻机是适用于基础建设工程领域的程控设备,效率高、污染少,被广泛应用在重点工程以及电力工程施工建设中,其最为重要的动力系统也被称为“动力头”。动力头可维修性较差,一旦发生故障,就需要停机维修,整机拆卸,增加了施工成本。基于此,笔者阐述了旋挖钻机动力头系统结构,其主要由动力源、力的传导结构、密封结构、驱动套以及缓冲装置组成。随着旋挖钻机动力头系统逐渐模块化,笔者提出了旋挖钻机动力头的改进措施。应用结果表明,通过对动力头的优化升级,可以使得旋挖钻机的应用场景更多,在复杂困难的地质条件下,使用该旋挖钻机钻进成孔,弥补了传统动力头的不足,提高了企业经济效益。

负载敏感系统旋挖钻机动力头补油优化设计

经济快速发展对工程建设质量提出更高的要求,但传统钻机可能无法满足当前发展需要。旋挖钻机具备效率较高、污染较少以及功能较强等特点,被广泛应用在桥梁、码头以及道路施工等多种基础工程建设中。因此,为充分发挥旋挖钻机实际价值和作用,本研究分析了负载敏感系统旋挖钻机动力头补油、回油实际情况,并提出了合理加载蓄能器等策略。结果表明,该设计优化完善了负载敏感系统,提升了旋挖钻机动力头补油性能,并促使我国旋挖钻机取得突破性进展。

旋挖钻机动力头的模态分析与改进

旋挖钻机是工程施工成孔工艺应用最为广泛的一种设备,动力头是驱动钻具成孔的核心部件,其性能直接决定了旋挖钻机的性能。本研究对动力头进行了结构力学分析以及模态分析,得出动力头箱体最大应力发生在减速器与动力头箱体连接处,最大应力为222.07 MPa,Q345A材料能够满足要求,最大位移0.4042 mm,变形量小,模态分析1阶频率为126.42 Hz,动力头内部最大激励频率为50.93 Hz,动力头不会发生共振。本研究通过有限元分析从结构力学分析与模态分析角度出发对动力头改进提出了建议。

地铁施工过程中旋挖钻机变幅机构动力学特性分析

变幅机构作为旋挖钻机的核心部件之一,对于施工过程中的旋挖钻机整机性能的影响较大。为此,文章针对地铁施工过程中旋挖钻机变幅机构动力学特性展开分析。文章主要通过三个方面设计了具体的动力学特性分析模式,在分析旋挖钻机变幅机构结构的基础上,采用矢量方程解析变幅过程,然后对相应刚体的受力情况进行分析与数学建模,再通过仿真模型分析变幅液压缸载荷,确定本文对变幅机构的力学特性分析,以期提高地铁施工工程中旋挖钻机变幅控制的精准度。

旋挖钻机变幅机构的动力学建模与仿真

为研究和提高变幅机构的动力学性能,采用牛顿-欧拉法建立四连杆机构的动力学数学模型,在Simulink平台上构建基于Matlab函数的变幅机构的动力学仿真模型,分别对4种变幅机构形式各在2种钻桅位姿状态下的变幅过程进行仿真,并对动力学仿真结果进行分析和比较。研究结果表明:动臂变幅油缸需提供的主动力与钻桅位姿以及动臂和连杆间的相对位置均无关,与动臂变幅油缸和动臂的相对位置有关;钻桅位姿和变幅机构的形式对动臂在和转台铰链处所受约束反力以及转台所受约束反力的幅值之和这两者均有影响;动臂位于连杆下方而动臂变幅油缸位于动臂下方的形式具有较好的动力学性能。

动臂变幅工况下旋挖钻机工作装置的动力学特性

为研究和提高旋挖钻机工作装置的力学性能,对动臂变幅工况下工作装置的动力学特性进行分析。基于动静法建立动力学模型,在Simulink仿真平台上构建基于MATLAB函数的仿真模型并进行仿真分析。研究结果表明:动臂变幅时,无论动力头和钻杆处于钻桅的什么位置,对动臂变幅液压缸提供的主动力都没有影响;当钻桅倾角为0°时,动臂变幅液压缸提供的主动力的变化最小,当钻桅倾角为95°时,动臂变幅液压缸提供的主动力的变化最大。

旋挖钻机动力头液压系统全局功率匹配研究

为减少旋挖钻机在作业时由负载波动所引起的功率匹配损失,提出了旋挖钻机动力头液压系统全局功率匹配节能控制方法。以220型旋挖钻机为研究对象,基于AMESim软件,建立了传统恒功率控制系统模型和全局功率匹配控制系统模型,并对比分析了不同的负载下的经济指标和性能指标。研究结果表明,全局功率匹配节能控制系统相比传统的恒功率系统节省燃油约6%,提高了能源利用率,延长了设备使用寿命。

一种新型旋挖钻机变幅机构的动力学特性研究

为研究和改善旋挖钻机变幅机构的动力学性能,采用牛顿-欧拉法建立了一种新型变幅机构的动力学数学模型,在Simulink平台上构建基于Matlab函数的动力学仿真模型,并对该新型变幅机构的2种细分类型各在2种钻桅姿态下的变幅过程进行仿真和特性分析,进而对新型变幅机构和经典变幅机构的动力学性能进行对比分析。研究结果表明:新型变幅机构中动臂位于连杆上方的机构的动力学性能优于动臂位于连杆下方的机构;进一步和经典变幅机构中综合动力学性能最优的动臂位于连杆上方、动臂变幅油缸上撑动臂的机构相比较,则经典型的动力学性能较优。文中研究成果为旋挖钻机变幅机构的设计和动力学性能改善奠定了理论基础。

旋挖钻机桅杆瞬态动力学与疲劳研究

为了得到旋挖钻机入岩时桅杆的疲劳寿命与切削深度之间的变化规律,根据短螺旋钻头入岩的理论,建立旋挖钻机钻头入岩时载荷的数学模型,针对组合岩石,模拟短螺旋钻头的工作载荷,然后将得到的载荷应用到桅杆的瞬态动力学响应分析中,确定随机载荷作用下桅杆的危险部位.利用Miner线性疲劳损伤理论,计算得到桅杆危险部位的疲劳寿命.结果表明:在旋挖钻机入岩时的切削深度允许范围内,桅杆危险部位的疲劳寿命随着切削深度的减小而增大,且切削深度减小的幅度相同时,桅杆危险部位疲劳寿命增加幅度的逐渐增大.

旋挖钻机动力系统功率匹配技术的应用

旋挖钻机动力系统是发动机和液压传动相结合的统一体,单纯液压系统的节能控制并不能取得较好的整机节能效果,发动机的控制也对整机节能性有很大影响。对发动机与液压系统的功率匹配控制进行了研究,提出了功率极限载荷控制技术,并在NR220旋挖钻机上应用了德国力士乐公司的电子功率极限负荷控制技术,收到了良好的效果,保证了旋挖钻机的高效节能和对各种工作环境的适应能力。

小动力旋挖钻机用嵌岩短螺旋钻头结构形式的改进

采用小动力无加压旋挖钻机在粒径较大的卵砾石地层和泥页岩地层中进行 1500mm以上大口径钻孔灌注桩施工,由于钻机动力小且不能加压,用常规嵌岩短螺旋钻头钻进出现进尺慢或不进尺现象。通过对河南西峡县宛西制药责任有限公司新厂房桩孔施工过程中出现此种现象的分析和处理,提出了嵌岩短螺旋钻头针对性的改进措施,并取得了良好效果。

旋挖钻机作业装置的动力学分析

由于旋挖钻机质量大、输出扭矩大,所以对旋挖钻机的主要部件进行力学分析十分重要。针对旋挖钻斗钻进过程、回转机构运动过程和变幅机构变幅过程进行了分析,能为旋挖钻机的设计提供一定的理论参考。

ZY-220型旋挖钻机钻挖支撑系统调整工况动力学分析

针对ZY-220型旋挖钻机的钻挖支撑系统,采用动力学分析软件ADAMS建立了旋挖钻机钻挖支撑系统的虚拟样机模型,根据其调整定位过程的实际工况,对钻挖支撑系统进行动力学仿真,研究了各铰点的受力、摩擦力矩及油缸压力等主要动力学特性,分析了系统工作时的动力性能。研究结果对于研究钻挖支撑系统动力学方面的特性、钻挖支撑系统的控制理论以及钻挖支撑系统的优化都具有重要的参考价值,为进一步开展钻挖支撑系统的研究工作提供了理论依据,具有工程应用价值。

斜塔动力头旋挖钻机的应用前景

重点介绍了旋挖钻机的工艺特点和斜塔动力头旋挖钻机在复杂多变地层钻进的优势;斜塔动力头旋挖钻机其所用工艺多样化,可采用孔底加压的方式钻进桩孔,成孔精度高,事故率低,可在场地狭小的工地施工,适合我国国情。

主卷扬布置对旋挖钻机动臂变幅机构动力学特性的影响

为研究主卷扬位于回转平台和钻桅下部对变幅和提钻工况下动臂变幅机构动力学特性的影响,基于动静法建立数学模型,在MATLAB/Simulink工具箱进行算例分析,并于ADAMS环境中进行虚拟机仿真验证以及实验样机验证。结果表明:不论主卷扬位于回转平台或钻桅下部,动臂变幅油缸载荷随动臂转角的增大而减小,铰点约束反力随动臂转角的增大而先减小后增大;主卷扬位于回转平台动臂变幅油缸载荷随钻桅倾角的增大而先增大后减小,主卷扬位于钻桅下部动臂变幅油缸载荷不受钻桅倾角的影响;不论主卷扬位于回转平台或钻桅下部,铰点约束反力均随钻桅倾角的增大而先减小后增大;与主卷扬位于钻桅下部相比,主卷扬位于回转平台上动臂变幅油缸载荷稳定性较好,且立钻时铰点约束反力较小。此外,提钻工况下动臂变幅机构动力学性能可以近似看作为变幅工况下的一个特例。

旋挖钻机在硬岩地质快速成孔技术研究

本文主要研究了硬岩孔桩旋挖钻机成孔技术,通过对该技术的理论分析和现场试验,得出了以下结论:在硬岩地层中,采用旋挖钻头进行钻孔可以提高钻进效率和钻孔质量;钻孔时要根据地层情况选择合适的钻头类型、钻头切入岩石的角度、施钻的加压方式,以保证钻孔的质量和速度。本文的研究成果为旋挖钻机在硬岩地层成孔施工提供了参考和指导,同时也为钻掘行业的发展提供了新的思路和方法。

基于有限元的旋挖钻机动力装置减速器分析

对比分析几种旋挖钻机动力装置减速器的结构形式,利用SolidWorks软件建立液压驱动动力装置三维实体模型。结合Simulation软件对几种减速器结构进行有限元静力仿真分析。从理论上分析减速器在正常钻孔作业工况下应力、应变的情况,为旋挖钻机动力装置实际的开发和应用提供依据。