曲面斜楔驱动的钻杆夹持机械手设计及机液联合仿真分析

为解决钻杆旋转时易偏斜的问题,设计了一种具有滚轮结构和曲面斜楔结构的机械手。该机械手保留了钻杆旋转自由度,避免拧卸时钻杆偏斜导致的螺纹破损,保障了施工安全性。为提高机械手工作稳定性,利用蓄能器和负载敏感变量泵提高液压系统的保压性能、减少了能耗。为验证机械手在实际工况中夹紧功能的可靠性,利用Recurdyn和AMEsim进行机液联合仿真分析和刚柔耦合分析,模拟在改变钻杆直径和回路额定压力的情况下钻杆受力、回路压力和机械手关键零部件所受应力的变化情况。结果表明:当钻杆直径为φ127 mm、φ108 mm、φ89 mm和φ73 mm时,回路许用压力范围分别为8~12 MPa、8~12 MPa、6~8 MPa和3~5 MPa。在许用压力范围内,机械手既满足可靠夹紧的需求,其结构强度也满足设计要求。

LD 0.5型全液压矿运车直线行走工况联合仿真研究

LD 0.5型全液压矿运车主要工作于空间狭小的井下巷道,完成对矿石、器材和工具的运输。直线行走是矿运车作业时间最久的工况,良好的行驶性能对矿石转运机械具有重要意义。依据Bekker地面力学理论,文章建立了矿运车直线行驶的运动学和动力学数学模型,借助ADAMS和AMESim软件建立矿运车动力学、液压系统联合仿真模型,分析了矿运车直线行驶过程中的运动学、动力学、液压系统压力特性,并针对矿运车直线行驶工况设计了实验方案。仿真和实验结果表明,矿运车具有较好的直线行驶性能。

IR-90全液压铁钻工夹持定位精度及其影响因素

铁钻工为先进的钻井辅助作业设备,但国内铁钻工在自动化程度、夹持定位精度和工作平稳性方面有较多不足。为了解决此问题,本文设计了一种新型的铁钻工结构及其液压控制系统。首先通过机-液联合仿真分析,研究了铁钻工上卸扣过程中钻杆轴线的偏移角度和径向力变化;然后在此基础上对铁钻工的控制系统进行优化,采用同步分流马达和PID(比例积分微分)控制,进一步分析液压缸增加输入流量对固定钳和动钳的液压缸同步性能、夹持定位精度及接头螺纹径向力的影响。结果表明:采用PID控制时比同步分流马达夹持效果更好,当单个液压缸输入流量为18 L/min时,固定钳夹紧钻杆时钻杆轴线绕x、y轴偏角能控制在0.10°和0.06°以内,响应速度在6.8 s左右,上下钻杆重心沿x和y轴方向的距离可以分别控制在1.93和2.85 mm之内,保证了固定钳和动钳的夹持定位精度以及动作快速性和稳定性。接头螺纹径向力曲线也表明了铁钻工冲扣时钻杆接头间产生的不平衡径向力(17.2 kN)远大于旋扣时(641.0 N),更易导致钻头磨损。