旋挖钻机钻桅调节系统研究

作     者：孔祥坤 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘劲军;高英杰

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：旋挖钻机 钻桅调节 有限元分析 自动调垂 

摘      要：旋挖钻机是一种大型的机电液联合控制的成孔设备，广泛地应用于桥梁，高铁，工民建等基础设施的施工中。在其施工中钻桅调节系统是十分重要的部分，无论是进场起架，还是钻进过程中。本文对其钻桅调节系统进行了深入的研究。首先分析了现有的两种调节机构的结构形式，针对平行四边形的钻桅调节机构进行了静力学分析，为有限元分析做好准备。其次利用ANSYS Workbench软件对平行四边形的钻桅调节机构进行了有限元分析，采用的方法是将整个系统分离开，每个部件单独加载边界条件进行分析。通过有限元分析，可以明显地看到各部分结构的应力，应变和变形情况，既可以指导结构设计，使结构受力更合理，也为结构件的轻量化做好准备。再次对钻桅起架工况进行了研究，得到了举升力随与倾斜油缸伸出量之间的函数关系，为液压系统的设计做好了准备。同时分析了现有的同步液压系统的方案，选择了最合理的负载敏感的系统方案，并详细地介绍了负载敏感的原理和压力补偿的作用机理，以及是如何实现双缸同步的。再次对钻桅自动调垂系统进行了研究，采用了闭环的电液位置控制的方法实现了钻桅垂直度系统的自动调节。自动调垂系统对成孔质量与成孔效率都有十分重要的意义，也满足了市场对施工质量，效率和设备的自动化程度越来越高的要求。同时研究的成果也可应用与工程机械垂直度调节和其他职能控制中。最后以某公司旋挖钻机为实验平台进行了实验研究，验证了负载敏感系统对钻桅起升时的同步性能所起的作用。并针对PID控制的钻桅自动调垂系统，对其进行参数调节测试，记录，与理论值进行对比，验证了方法的可行性。