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JFK-15型非开挖导向钻机的研制及其液压系统动态特性仿真研究

作　者: 沙永柏
导　师: 刘宝仁；孙友宏
学　校: 吉林大学
专　业: 地质工程
关键词: 给进机构回转机构夹持/拧卸机构液压系统优化设计动态特性数学模型仿真分析
分类号: P634.31
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 814次
引　用: 3次
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内容摘要

本论文结合吉林省科委项目“非开挖导向钻进铺管设备及器具的研究”，对JFK-15型非开挖导向钻机进行了研究。对给进机构、回转机构、夹持一拧卸机构及液压系统进行了比较详细的分析论证及设计计算，并采用有限元方法对动力头主轴及导轨进行了强度及刚度分析。液压管路选择是否恰当对系统有着重要影响，论文把优化设计理论引入到导向钻机液压管路的设计中。综合考虑能量损失及管路体积两方面的影响，建立了液压管路的目标函数，编制了优化设计程序，对液压管路进行了优化设计，确定了合理的管路尺寸。研制的导向钻机为全液压动力头式钻机，液压系统动态特性的好坏直接影响钻机的性能。如果动态响应特性较差，就会导致出现震荡、液压冲击，或速度、控制精度不稳定，以及工作器件运动失调等动态品质问题。论文通过理论分析、仿真分析及试验验证对钻机液压系统的动态性能进行了研究，并进一步分析改善系统动态特性的方法。针对研制的钻机进行了性能测试试验和钻进试验，验证了钻机的性能和实际工作能力。本文的研究成果为导向钻机的设计及研究工作提供了理论依据。

全文目录

提要  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 非开挖技术简介  8-9
  1.2 国内外非开挖导向钻机现状  9-12
  1.3 导向钻机液压系统研究现状及动态特性研究方法  12-13
  1.4 论文研究的目的及意义  13-14
  1.5 论文研究的主要内容  14-15
2 JFK-15 型非开挖导向钻机及施工概述  15-27
  2.1 导向钻进施工方法  15-18
  2.2 JFK-15 型非开挖导向钻机总体结构  18-22
  2.3 钻具及导向仪器  22-26
  2.4 本章小结  26-27
3 给进机构的研究  27-37
  3.1 方案确定  27-30
  3.2 链传动的设计计算  30-31
  3.3 液压回路的设计  31-36
  3.4 本章小结  36-37
4 回转机构的研究及钻机关键零部件强度分析  37-56
  4.1 回转机构方案确定  37-40
  4.2 回转机构齿轮设计  40-43
  4.3 回转机构液压回路的设计  43-47
  4.4 钻机关键零部件强度有限元分析  47-55
  4.5 本章小结  55-56
5 夹持/拧卸机构研究  56-62
  5.1 方案选择  56-57
  5.2 液压系统设计  57-61
  5.3 本章小结  61-62
6 液压系统的总体方案及液压管路优化设计  62-81
  6.1 液压系统的方案确定  62-66
  6.2 液压泵有关参数计算及型号选择  66-69
  6.3 给进机构与回转机构控制元件的选择  69-70
  6.4 吸油管路优化设计  70-75
  6.5 动力站与主机联接管路优化设计  75-80
  6.6 本章小结  80-81
7 液压系统动态特性分析  81-126
  7.1 液压系统动态特性分析概述  81-84
  7.2 液压系统动态特性仿真软件 AMESim 介绍  84-87
  7.3 给进液压系统动态分析  87-102
  7.4 回转液压系统动态分析  102-118
  7.5 钻机液压系统动态特性测试试验  118-125
  7.6 本章小结  125-126
8 钻机试验  126-137
  8.1 钻机性能测试试验  126-129
  8.2 钻机钻进试验  129-136
  8.3 本章小结  136-137
9 结论与展望  137-141
  9.1 结论  137-138
  9.2 论文创新点  138-139
  9.3 展望  139-141
附录1 吸油管路优化程序  141-144
附录2 压油管路优化程序  144-147
参考文献  147-154
攻读博士期间发表的学术论文及其他成果  154-156
摘要  156-160
ABSTRACT  160-165
致谢  165

JFK-15型非开挖导向钻机的研制及其液压系统动态特性仿真研究

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