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NR220旋挖钻机桅杆结构分析及焊接工艺性研究

作　者: 董明鹤
导　师: 秦四成；李来平
学　校: 吉林大学
专　业: 机械工程
关键词: 旋挖钻机桅杆结构分析有限元焊接工艺性
分类号: TU67
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 354次
引　用: 6次
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内容摘要

旋挖钻机由于作业条件和作业工况复杂多变,从而易引发出许多难以解决的问题。目前国内旋挖钻机的质量和技术性能还达不到用户满意的水准,因此对旋挖钻机进行结构设计和制造工艺分析和研究,加快国内对该产品的研制与开发,并使其早日国产化、系列化的任务已迫在眉睫。本文以“NR220 旋挖钻机桅杆结构分析及焊接工艺性研究”为研究内容,以桅杆的结构体征为出发点,对桅杆进行了全面的设计安全性能评定。采用三维造型软件PRO/E 对桅杆进行实体建模,并利用有限元分析软件PRO/MACHANICA 对桅杆进行了有限元分析,得到了计算结果。结合NR220旋挖钻机的实际工况,分析了桅杆断裂事故的产生原因,并就如何防止桅杆断裂的方法进行了探讨。根据计算结果,对桅杆薄弱部位提出了改进方案,并在NR220 旋挖钻机的批量生产中得到成功应用。同时,本文还就桅杆在制造过程中发生的焊接变形现象,通过找到防止和矫正焊接变形一些行之有效的方法、措施来研究大型结构件的焊接制造技术,从而找到提高工厂结构件制造水平的方法和经验。文章最后还探讨了旋挖钻机桅杆拼焊工装的设计方法和基本原则。

全文目录

第1章绪论  8-20
  1.1 本论文选题的背景简介  8-9
  1.2 与本论文研究相关领域国内外研究现状综述  9-16
    1.2.1 旋挖钻机简介  9-12
    1.2.2 旋挖钻机的国内外研究现状  12-14
    1.2.3 NR220 旋挖钻机桅杆简介  14-15
    1.2.4 国内旋挖钻机结构件存在问题及研究方向  15-16
  1.3 本论文研究的主要内容和解决的关键问题  16-20
    1.3.1 工厂生产NR220 旋挖钻机桅杆的现状  16-17
      1.3.1.1 桅杆结构设计现状及存在问题  16
      1.3.1.2 桅杆制造工艺现状及存在问题  16-17
    1.3.2 本论文研究的主要内容和意义  17-19
      1.3.2.1 论文研究的内容  17-18
      1.3.2.2 本论文研究的意义  18-19
    1.3.3 本论文所解决的关键问题  19-20
第2章 NR220 旋挖钻机桅杆结构设计验证及断裂原因分析  20-38
  2.1 NR220 旋挖钻机桅杆结构特征分析  20
  2.2 NR220 旋挖钻机桅杆结构设计验证  20-32
    2.2.1 NR220 旋挖钻机整机参数  20-21
    2.2.2 NR220 旋挖钻机桅杆强度校核  21-32
  2.3 NR220 旋挖钻机桅杆断裂影响因素分析  32-37
    2.3.1 材料脆性断裂  33
      2.3.1.1 材料脆性  33
      2.3.1.2 焊接应力集中程度  33
    2.3.2 工作装置的疲劳断裂  33-35
      2.3.2.1 接头形成及应力集中的影响  34
      2.3.2.2 焊接缺陷的影响  34-35
      2.3.2.3 焊接残余应力的影响  35
    2.3.3 操机手不恰当的操作有导致桅杆断裂的可能  35-36
    2.3.4 分析结果综述  36-37
  2.4 本章小结  37-38
第3章 NR220 旋挖钻机桅杆有限元分析  38-54
  3.1 概述  38-40
  3.2 实体模型建立及关键结构的选择原则  40-42
    3.2.1 三维建模软件Pro/ENGINEER Wildfire简介  40-41
    3.2.2 三维实体模型的建立  41-42
    3.2.3 局部关键结构的选择原则  42
  3.3 PRO/MACHANICA有限元分析软件简介  42-43
  3.4 使用有限元方法求解空间问题的基本步骤  43-52
    3.4.1 有限元法求解步骤  43-45
    3.4.2 有限元分析对网格剖分的要求及简化原则  45-49
    3.4.3 单元数量的控制及划分方法  49
    3.4.4 定义模型物料特性  49
    3.4.5 边界约束条件的定义  49-51
    3.4.6 载荷的简化及其有限元加载方法  51
    3.4.7 建立分析任务,进行有限元计算  51
    3.4.8 显示计算结果  51
    3.4.9 结果评价及结构改进  51-52
  3.5 本章小结  52-54
第四章 NR220 旋挖钻机桅杆焊接工艺性研究  54-64
  4.1 预防桅杆焊接结构断裂的措施  54-56
    4.1.1 预防焊接结构脆性断裂的措施  54-55
      4.1.1.1 正确的选用材料  54
      4.1.1.2 采用合理的焊接结构设计  54-55
    4.1.2 提高焊接接头疲劳强度的措施  55-56
      4.1.2.1 降低应力集中  55
      4.1.2.2 调整残余应力场  55-56
      4.1.2.3 改善材料的机械性能  56
  4.2 预防桅杆焊接时的焊接变形  56-62
    4.2.1 焊接变形种类  56-57
    4.2.2 桅杆焊接变形原因分析  57-58
      4.2.2.1 结构刚度的影响  57
      4.2.2.2 焊缝位置和数量的影响  57
      4.2.2.3 焊接工艺的合理性  57-58
    4.2.3 减少桅杆焊接变形的方法  58-61
      4.2.3.1 选择合理的装配顺序  59
      4.2.3.2 选择合理的焊接顺序  59-60
      4.2.3.3 反变形法  60-61
      4.2.3.4 刚性固定法  61
      4.2.3.5 锤击焊缝法  61
    4.2.4 桅杆焊接变形的矫正方法  61-62
      4.2.4.1 机械矫正法  61-62
      4.2.4.2 火焰矫正法  62
  4.3 本章小结  62-64
第五章 NR220 旋挖钻机桅杆拼焊工装的设计方法  64-70
  5.1 定位机构的设计原则  64-65
  5.2 夹紧机构的设计原则  65-66
  5.3 焊接收缩量的留取  66-67
  5.4 拼焊工装定位精度的要求  67-68
  5.5 要有足够的强度和刚度  68
  5.6 考虑组焊件的顺利装卸  68-69
  5.7 本章小结  69-70
第六章全文总结和结论  70-72
  6.1 论文工作总结  70-71
  6.2 有待探索的问题  71-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
摘要  78-81
ABSTRACT  81-85

NR220旋挖钻机桅杆结构分析及焊接工艺性研究

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