旋挖鉆機工作裝置力學(xué)特性研究與優(yōu)化.pdf

1、旋挖鉆機是機電液一體化技術(shù)集成度很高的復(fù)雜設(shè)備，相對國外幾十年的發(fā)展歷史，我國尚處于起步階段，還存在許多不足之處。目前，國產(chǎn)旋挖鉆機主要依靠相對低廉的價格和進(jìn)口旋挖鉆機分?jǐn)偸袌龇蓊~，兩者在技術(shù)上的競爭關(guān)系還較弱。對旋挖鉆機工作裝置的力學(xué)特性研究還很不成熟，有許多關(guān)鍵的理論和技術(shù)問題有待于進(jìn)一步研究并解決。在國家863課題“計算機控制高性能旋挖鉆機的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”、湖南省研究生科研創(chuàng)新項目及中南大學(xué)研究生學(xué)位論文創(chuàng)新基金的資助下，本文對旋

2、挖鉆機工作裝置進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的力學(xué)特性研究和多角度的優(yōu)化設(shè)計，以期提高國產(chǎn)旋挖鉆機的技術(shù)水平。本文的主要研究成果如下:
　　 (1)分析了旋挖鉆機的結(jié)構(gòu)組成，重點介紹了旋挖鉆機的工作原理，并對旋挖鉆機工作裝置的組成原理進(jìn)行了分析。
　　 (2)建立了包含液壓執(zhí)行元件的空間超靜定結(jié)構(gòu)的旋挖鉆機工作裝置的力學(xué)模型，在Simulink中構(gòu)建了基于MATLAB程序的仿真模型并進(jìn)行了仿真。對數(shù)學(xué)模型和仿真結(jié)果進(jìn)行了力學(xué)特性分析，

3、為變幅機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　 (3)建立了多種動臂變幅機構(gòu)在動臂變幅工況下的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，在Simulink中建立了基于MATLAB程序的仿真模型并進(jìn)行了仿真分析。得出了動臂位于連桿下方且動臂變幅油缸上撐動臂的變幅機構(gòu)形式能提供比較好的動力學(xué)性能的結(jié)論。
　　 (4)建立了鉆桅內(nèi)力的數(shù)學(xué)模型，研究了動力頭在鉆桅上的不同位置、鉆桅變幅油缸和鉆桅的鉸點的不同位置等情況下鉆桅的力學(xué)特性，為鉆桅結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供了

4、理論依據(jù)。
　　 (5)研究了不同主卷揚安裝位置對工作裝置力學(xué)性能、鉆桅力學(xué)性能的影響，得出了主卷揚安裝在回轉(zhuǎn)平臺上優(yōu)于安裝在鉆桅下部的結(jié)論。
　　 (6)構(gòu)建了動臂變幅機構(gòu)和鉆桅變幅機構(gòu)的動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計模型，采用遺傳算法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，建立了鉆桅的參數(shù)優(yōu)化模型，利用ANSYS軟件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，得到了SWDM-22型旋挖鉆機工作裝置的優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 (7)在SWDM-22型旋挖鉆機上進(jìn)行了動臂變幅油缸和鉆