全套管连续钻机液压动力头的设计与研究

摘要

近年来，我国经济建设高速发展，基础工程建设也在如火如荼的进行，因此桩工机械在市场中潜力很大。全套管连续钻进技术以高效、清洁和低噪音的优点成为当今世界桩工施工领域内最先进的技术。上下可分离式双动力头结构发挥了其独特的优势，如施工质量高，工期短，机械化程度高，尤其对于直径大于800mm的桩型，其综合性能明显高于其它设备。本课题针对双动力头全套管连续钻机机组做了相应的介绍，并对它的动力装置及相关机构和系统进行了设计研究，使该产品能够更适合未来发展的需要。
　　首先，通过对工程机械常用的液压节能控制方式进行分析，设计了动力头负载敏感液压系统。通过建立负载敏感系统数学模型，从理论角度分析了该方案的可行性，同时也为系统仿真提供了理论依据。该系统不仅操控方便，性能可靠，同时实现了节能控制的要求。
　　其次，用AMESim软件对动力头液压系统进行仿真分析，从仿真结果可以得出动力头的转速、扭矩、流量、压力等曲线，从而对理论计算做了进一步验证，确保了系统设计及参数设置能够满足该设备的工况要求。
　　再次，鉴于动力头结构及强度对整台机器的性能具有直接的影响，本文对钻机双动力头进行了结构设计，并对主要结构件用ANSYS Workbench软件做了有限元分析，使该设计方案在能够满足钻机安全作业的前提下，节约制造成本，避免不必要的浪费。
　　最后，考虑到钻机工作时操作的方便性，合理的人机交互界面显得尤其重要。本文基于HMI Developer-1.3软件设计了显示屏主界面、动力头工作界面，并通过软件运行验证了该界面设计的可行性，不但为操作者带来了方便，并且能够更好地监控设备的运行状态。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 钻机液压动力头国内外发展现状

1.3 全套管连续钻机的成孔机理与施工方法

1.4 课题选取及主要内容

第2章 动力头液压系统设计和元件选型

2.1 工程机械常用的液压节能控制方式

2.2 动力头液压系统的选择

2.3 液压系统参数计算

2.4 变量泵及其它元件的选型

2.5 液压系统压力损失

2.6 本章小结

第3章 液压系统数学模型建立及分析

3.1 负载敏感系统数学模型建立

3.2 负载敏感系统的稳态特性分析

3.3 本章小结

第4章 基于AMESim的液压系统仿真分析

4.1 AMESim软件简介

4.2 系统中关键元件模型建立与仿真

4.3 动力头系统建模与仿真

4.4 本章小结

第5章 动力头结构及有限元分析

5.1 上动力头主要结构设计

5.2 下动力头主要结构设计

5.3 有限元分析

5.4 本章小结

第6章 人机界面可视化设计

6.1 电控系统硬件的选择

6.2 可视化界面设计

6.3 电控系统操作说明

6.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢