旋挖鉆機工作裝置力學特性研究與優(yōu)化.pdf

1、旋挖鉆機是機電液一體化技術集成度很高的復雜設備，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，國產旋挖鉆機主要依靠相對低廉的價格和進口旋挖鉆機分攤市場份額，兩者在技術上的競爭關系還較弱。對旋挖鉆機工作裝置的力學特性研究還很不成熟，有許多關鍵的理論和技術問題有待于進一步研究并解決。在國家863課題“計算機控制高性能旋挖鉆機的研發(fā)和產業(yè)化”、湖南省研究生科研創(chuàng)新項目及中南大學研究生學位論文創(chuàng)新基金的資助下，本文對旋

2、挖鉆機工作裝置進行了深入、系統(tǒng)的力學特性研究和多角度的優(yōu)化設計，以期提高國產旋挖鉆機的技術水平。本文的主要研究成果如下:
　　 (1)分析了旋挖鉆機的結構組成，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行了分析。
　　 (2)建立了包含液壓執(zhí)行元件的空間超靜定結構的旋挖鉆機工作裝置的力學模型，在Simulink中構建了基于MATLAB程序的仿真模型并進行了仿真。對數(shù)學模型和仿真結果進行了力學特性分析，

3、為變幅機構優(yōu)化設計提供了理論依據。
　　 (3)建立了多種動臂變幅機構在動臂變幅工況下的動力學數(shù)學模型，在Simulink中建立了基于MATLAB程序的仿真模型并進行了仿真分析。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形式能提供比較好的動力學性能的結論。
　　 (4)建立了鉆桅內力的數(shù)學模型，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特性，為鉆桅結構的優(yōu)化設計提供了

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