全液压螺杆桩钻机钻塔的设计与分析
本文选题:螺杆桩钻机 + 钻塔 ; 参考:《山东大学》2017年硕士论文
【摘要】:本论文针对全液压螺杆桩钻机的钻塔结构开展研究。通过查阅国内外相关文献,掌握了相关领域发展动态。对钻塔的关键部位进行设计,对钻塔的刚度、强度、稳定性进行计算校核。建立了钻机钻塔的静力学模型,通过有限元仿真进行验证,分析了钻塔在典型工况的受力状态下的力学特性。推导了钻塔重量优化设计的数学模型,结合仿真分析中应力分布的数据,对钻塔结构的轻量化进行分析。论文主要研究内容如下:(1)概述国内外螺杆桩机钻塔的研究现状,以及钻塔优化设计的研究现状。分析全液压螺杆桩钻机和钻塔的结构特点以及现有桩机钻塔的不同结构方案的优缺点,得出适合本课题中全液压螺杆桩钻机的结构方案。结合全液压螺杆桩钻机钻塔的工作特点和螺杆桩施工的工艺,分析了螺杆桩钻机钻塔在施工过程中的受力情况,得出钻塔的在典型工况下的受力状态。(2)设计钻塔的主体横截面、连接法兰定位销、连接螺栓组等关键部位。对钻塔的起塔力进行计算分析并确定起塔油缸的选用规格。对钻塔的刚度、强度、稳定性进行计算校核,结果证明钻塔符合设计要求。(3)构建了全液压螺杆桩钻机钻塔主体部分的结构模型,通过有限元仿真进行验证,分单纯受压和同时受扭受压两种典型工况,分析了钻塔在两种工况的受力状态下的力学特性,得出螺杆桩钻机钻塔的应力和变形情况。结果证明钻塔结构存在薄弱点需要加强,并且存在多余部分,可以在钻塔的结构上进一步进行优化。(3)推导钻塔重量优化设计的数学模型,制定出钻塔拓扑优化的步骤,结合仿真分析中应力分布的数据,对钻塔结构的轻量化进行分析,获得优化结果,并提出钻塔的改善措施,为螺杆桩钻机钻塔的设计和应用方面提供一定的参考。
[Abstract]:In this paper, the structure of drilling tower of full hydraulic screw pile drill is studied. By consulting the relevant literature at home and abroad, we have grasped the development trend in related fields. The key parts of the drill tower are designed, and the stiffness, strength and stability of the drill tower are calculated and checked. The static model of drill rig is established and verified by finite element simulation. The mechanical characteristics of drill rig under typical working conditions are analyzed. The mathematical model of the optimum design of drilling tower weight is derived, and the light weight of the drill tower structure is analyzed by combining the data of stress distribution in simulation analysis. The main contents of this paper are as follows: (1) the research status of screw pile drill tower at home and abroad and the research status of optimization design of drilling tower are summarized. This paper analyzes the structural characteristics of the full hydraulic screw pile drilling rig and drilling tower, and the advantages and disadvantages of different structural schemes of the existing pile drill tower, and obtains the structure scheme suitable for the full hydraulic screw pile drill in this subject. Combined with the working characteristics of the full hydraulic screw pile drill rig and the construction technology of the screw pile, the stress situation of the screw pile drill rig during the construction process is analyzed, and the main cross section of the drill tower is designed under typical working conditions. Connecting flange positioning pin, connecting bolt group and other key parts. The lifting force of the drill tower is calculated and analyzed, and the selection specification of the cylinder is determined. The stiffness, strength and stability of the drill tower are calculated and checked. The results show that the drill tower meets the design requirements. The structural model of the main part of the drill tower of the hydraulic screw pile drill rig is constructed and verified by finite element simulation. The stress and deformation of the drill tower under the stress state of the screw pile drilling rig are analyzed in this paper, which is divided into two typical working conditions: simple compression and simultaneous torsional compression, and the stress and deformation of the drill tower under the two working conditions are analyzed. The results show that there are some weak points in the structure of the drill tower that need to be strengthened, and there are some redundant parts. The mathematical model of the optimum design of the drilling tower weight can be deduced from the structure of the drill tower, and the steps of the optimization of the drilling tower topology can be worked out. Combined with the data of stress distribution in the simulation analysis, the lightening of the drill tower structure is analyzed, the optimized results are obtained, and the improvement measures of the drill tower are put forward, which provide a certain reference for the design and application of the drill tower of screw pile drill rig.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU631
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,本文编号:1866490
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