旋挖钻机机锁式钻杆受力分析与优化

摘要

旋挖钻机是一种常见的施工机械设备，在大口径桩基施工中以其性能好、效率高、污染少而得到广泛的应用。钻杆是旋挖钻机的重要组成部分，它是旋挖钻机传递动力、控制钻头的关键构件。钻杆的种类很多，其中机锁式钻杆传递大扭矩、大钻压，机械性能要求很高。在施工中经常发生故障，造成钻杆失效。旋挖钻机钻杆是典型的变截面长杆，在截面突变处的应力集中，容易出现故障。
　　本文的重点是分析机锁式钻杆，该类型的钻杆在工作时所受到的载荷比较复杂。根据钻杆的实际结构进行三维建模，并对结果影响很小的结构进行简化。利用有限元ANSYSWorkbench对钻杆做整体的静力学受力分析，通过分析结果，找出钻杆受力集中的区域。然后与实际施工作业中钻杆故障发生的区域进行对比，分析出钻杆失效的原因。
　　应力集中的区域主要是加压台以及内键板所在的下管处。内键板是传递扭矩和加压力的主要构件，它所在的杆与杆连接区域应力最为集中，障率较高。对钻杆应力集中的结构进行优化改进，并将优化后的结构与初始结构进行对比分析，确定改进的有效性。加压台作为承受加压力的关键构件，需要对其结构、材料进行优化，对优化前后的结构进行受力分析对比。列举钻杆的改进实例，对改进后的钻杆进行试用，并对使用情况进行反馈，从实践方面证明改进是有效的。

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1 绪论

1.1 旋挖钻机简介

1.2 旋挖钻机的工作步骤

1.3 旋挖钻机的主要特点

1.4 旋挖钻机的国内外发展现状

1.5 课题研究目的和意义

1.6 研究方法和步骤

2 旋挖钻杆的工作原理及故障分析

2.1 旋挖钻杆的分类

2.2 旋挖钻机机锁式钻杆的工作原理

2.3 机锁式钻杆的常见故障

2.4 故障分析方法

2.5 本章小结

3 旋挖钻杆有限元分析

3.1 机锁式钻杆有限元分析流程

3.2 机锁钻杆的有限元分析

3.3 下管处分析

3.4 本章小结

4 机锁式钻杆的结构优化

4.1下管处的结构优化

4.2 加压台的优化

4.3 结构优化实例

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文成果

致谢