旋挖钻机动臂双缸变幅下降时的同步特性研究

摘要

旋挖钻机是一种用于基建工程成孔作业的现代桩工机械装备。目前，国产旋挖钻机在国际市场中面临愈发激烈的竞争，这尤其对国产大吨位旋挖钻机的可靠性和安全性提出了更苛刻的要求，而旋挖钻机动臂双缸变幅下降时的同步特性与其关键变幅动作的平稳性及整机的安全性都有着密切关系。因此，本文以某型280kNm旋挖钻机为研究对象，对动臂双缸变幅下降时的同步特性展开研究，主要工作如下:
　　1.综述了国内外旋挖钻机发展现状及趋势，阐述了动臂变幅机构的研究现状，提出了课题的研究意义和主要内容。
　　2.建立了动臂变幅机构数学模型，研究动臂变幅时油缸的负载变化情况，利用ADAMS建立了旋挖钻机虚拟样机，对旋挖钻机动臂变幅下降工况进行仿真，得出了两种钻桅姿态下动臂变幅油缸的负载变化曲线，为动臂双缸变幅下降时的同步特性研究和仿真优化奠定了基础。
　　3.分析了动臂变幅机构液压系统的工作原理，建立了其关键元件平衡阀的数学模型;结合机械系统仿真结果，研究了平衡阀控制油路阻尼孔、导压比、弹簧预紧力以及双缸偏载等因素对动臂双缸同步特性的影响，提出了改善双缸同步特性的方案，并对综合改进方案的效果进行了理论研究。
　　4.建立了动臂变幅机构AMESim-ADAMS机液联合仿真模型，综合考虑变幅机构和液压系统对动臂双缸同步特性的影响，并对双缸同步特性进行了仿真优化;对比分析了各优化方案及综合方案的改善效果，验证了所采用优化方案的有效性。
　　5.对原始系统和优化后的系统进行实车实验，实验结果验证了理论研究以及仿真分析的正确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 旋挖钻机的国内外发展现状

1．2．1 旋挖钻机的国外发展现状

1．2．2 旋挖钻机的国内发展现状

1．3 旋挖钻机动臂变幅机构的研究现状

1．3．1 旋挖钻机动臂变幅机构简介

1．3．2 动臂变幅机构的研究现状

1．4 课题的研究意义和主要内容

1．4．1 课题的研究意义

1．4．2 课题的主要内容

2 旋挖钻机动臂变幅机构数学模型及仿真

2．1 旋挖钻机变幅机构工作原理

2．2 动臂变幅机构数学模型

2．2．1 变幅机构的结构简化模型

2．2．2 旋挖钻机钻进系统的整体坐标确定

2．2．3 动臂变幅机构的载荷计算

2．3 动臂变幅机构仿真模型的建立及仿真分析

2．3．1 动臂变幅机构仿真模型的建立

2．3．2 仿真结果分析

2．4 本章小结

3 旋挖钻机动臂双缸变幅下降时的同步特性研究

3．1 动臂变幅机构液压系统工作原理

3．1．1 负载敏感泵工作原理分析

3．1．2 换向控制阀M4-15工作原理分析

3．1．3 螺纹插装式平衡阀工作原理分析

3．2 螺纹插装式平衡阀数学模型

3．3 动臂双缸变幅下降时的同步特性影响因素分析

3．3．1 平衡阀控制油路阻尼孔对双缸同步特性的影响

3．3．2 平衡阀导压比和弹簧预紧力对双缸同步特性的影响

3．3．3 偏载对双缸同步特性的影响

3．3．4 其它因素对双缸同步特性的影响

3．4 改善动臂双缸同步特性的方案

3．4．1 改善负载变化情况

3．4．2 提高平衡阀先导控制压力的平稳性

3．4．3 避免参数差异带来的影响

3．4．4 各种改进方案相结合的效果分析

3．5 本章小结

4 旋挖钻机动臂双缸变幅下降时的同步特性仿真优化

4．1 动臂变幅机构机液联合仿真模型的建立

4．1．1 动臂变幅机构液压系统模型的建立和分析

4．1．2 联合仿真模型的建立和分析

4．2 动臂变幅机构机液联合仿真分析

4．2．1 控制油路阻尼孔的影响

4．2．2 导压比的影响

4．2．3 弹簧预紧力的影响

4．2．4 偏载的影响

4．3 动臂双缸变幅下降时的同步特性优化

4．3．1 平衡阀控制油路阻尼网络优化

4．3．2 补偿平衡阀差异及偏载的影响

4．3．3 两种优化方案结合后的仿真分析

4．4 本章小结

5 旋挖钻机动臂双缸变幅下降时的同步特性实验研究

5．1 实验目的和内容

5．1．1 实验目的

5．1．2 实验内容

5．2 实验条件

5．2．1 实验设备

5．2．2 测点布置

5．3 实验过程及结果分析

5．3．1 实验过程

5．3．2 实验结果分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要研究成果

致谢