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管棚钻机液压系统设计及动力头给进与回转回路仿真研究

作　者: 李科军
导　师: 应立军
学　校: 中南大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 管棚钻机 负载敏感控制系统 AMESim仿真 回转回路 给进回路
分类号: U455.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 99次
引　用: 1次
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内容摘要


在地下隧道施工作业中,时常会碰到易破碎岩体等稳定性能差的地层,由此出现了管棚超前支护法,它在隧道施工中穿越软弱地层发挥了重要的作用。但是,目前国内还没有专用的管棚支护设备与之配套,工人都是用替代设备进行作业,不仅施工效率低、而且安全性差。但国外进口的专用管棚钻机的价格又非常昂贵,所以引进的数量有限,满足不了施工的需求。本文综述了管棚钻机的发展现状,对国内外钻机性能进行了综合分析比较。针对管棚钻机液压系统存在的缺点与不足,开展了液压系统设计与仿真研究。主要内容如下：(1)对管棚钻机钻进方法、机构动作、负载特性及目前典型的液压控制系统进行了详细的分析,在此基础上提出了钻进工艺对钻机液压系统设计的要求。(2)设计了管棚钻机整机的液压系统,并重点分析了动力头给进回路、动力头回转回路、底盘行走回路,水泵供水回路。对主要回路使用的两负载敏感泵进行了选型,通过计算,证明所选液压泵符合使用要求。(3)传统的钻机液压系统设计方法只对系统进行稳态分析、对系统的动态控制分析不足。本文利用AMESim仿真平台对动力头给进回路、回转回路进行了系统建模,设置模型中的主要参数,并进行动力学仿真。通过分析仿真结果,表明负载敏感液压控制系统满足施工要求。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 管棚超前支护法  8-9
  1.2 管棚钻机发展及研究概况  9-14
    1.2.1 钻机发展的一般概况  9-10
    1.2.2 液压传动技术在钻机上的应用  10
    1.2.3 国外管棚钻机发展现状  10-11
    1.2.4 国内管棚钻机发展现状  11-13
    1.2.5 国内管棚钻机研究现状  13-14
  1.3 课题研究的背景及主要内容  14-15
第二章 管棚钻机钻进技术、机构动作及负载特性分析  15-31
  2.1 管棚钻机钻进技术  15-18
    2.1.1 岩石的强度影响因素  15-16
    2.1.2 岩石的可钻性  16
    2.1.3 岩石钻进方法及原理  16-18
  2.2 管棚钻机负载特性及机构动作分析  18-29
    2.2.1 管棚钻机性能参数及机构  18-19
    2.2.2 底盘行走  19-21
    2.2.3 动力头给进  21-22
    2.2.4 动力头回转  22-24
    2.2.5 钻具夹紧及拧卸  24-25
    2.2.6 钻杆定位辅助动作  25-29
  2.3 管棚钻机液压系统的设计要求  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 典型液压控制系统分析  31-46
  3.1 液压系统分类  31
  3.2 定量泵系统与变量泵系统  31-33
    3.2.1 定量泵系统  32
    3.2.2 变量泵系统  32-33
  3.3 节流控制系统分析  33-37
    3.3.1 正流量控制系统  33-34
    3.3.2 负流量液压控制系统  34-35
    3.3.3 节流控制系统的特性分析  35-37
    3.3.4 节流控制系统的特点  37
  3.4 负载敏感控制系统  37-45
    3.4.1 调速阀  39-41
    3.4.2 LS与LUDV控制系统分析  41-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章 管棚钻机液压系统设计及主要回路分析  46-60
  4.1 管棚钻机液压系统设计  46-48
  4.2 动力头给进液压回路  48-52
    4.2.1 给进液压回路原理分析  48-50
    4.2.2 给进液压回路泵的选型  50-52
  4.3 动力头回转液压回路  52-55
    4.3.1 动力头回转液压回路  52-54
    4.3.2 动力头回转回路泵的选型  54-55
  4.4 底盘行走液压回路  55-57
  4.5 水泵供水液压回路  57-58
  4.6 其它回路的设计  58-59
  4.7 本章小结  59-60
第五章 基于AMESim的负载敏感液压系统仿真分析  60-72
  5.1 AMESim软件介绍  60-61
  5.2 负载敏感系统仿真模型的建立  61-67
    5.2.1 负载敏感控制阀模型  61-63
    5.2.2 最高压力切断阀模型  63-64
    5.2.3 泵及变量机构模型  64-65
    5.2.4 钻机钻孔模拟负载仿真模型  65-66
    5.2.5 负载敏感控制系统模型  66-67
  5.3 负载敏感控制系统的仿真与分析  67-71
    5.3.1 负载缓慢变化时，系统的响应情况  67-68
    5.3.2 负载突然变化时，系统的响应情况  68-70
    5.3.3 负载超过泵最大切断压力，系统的响应情况  70-71
  5.4 本章小结  71-72
第六章 结论与后续工作  72-74
  6.1 结论  72
  6.2 后续工作  72-74
参考文献  74-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间主要的研究成果  80

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 隧道工程 > 隧道施工 > 施工机械
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