高可靠性小型旋挖钻机关键零部件及监测系统设计

发布时间：2017-04-13 03:18

  本文关键词：高可靠性小型旋挖钻机关键零部件及监测系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工程机械作为国家装备工业的重要组成部分,为国家建设提供了有力的支持,是衡量一个国家装备制造水平的重要标志。旋挖钻机(Rotary Drilling Rig)与传统的钻孔设备相比,具有工作噪声低、成孔质量好、施工效率高等优点,在基础工程中得到了广泛应用,代表着桩工机械的发展方向。本文针对合作企业现有的小型旋挖钻机产品可靠性低的问题,结合机械产品创新设计理论,采用理论分析、模拟仿真和实验验证相结合的方法,完成高可靠性小型旋挖钻机关键零部件及监测系统的设计并进行实验验证。论文主要研究工作如下：(1)深入了解和分析国内外现有旋挖钻机的技术特点和发展趋势,充分调研小型旋挖钻机的发展应用现况,结合机械产品创新设计理论和基于功能分解的方案设计方法,提出了分别以机锁式钻杆和PLC为核心的高可靠性小型旋挖钻机机械结构和监测系统设计方案；(2)综合考虑各部分的结构特点和装配关系,利用SolidWorks软件建立了小型旋挖钻机的三维模型,完成小型旋挖钻机机械结构的设计,缩短了设计周期,提高了工作效率；(3)基于有限元方法开展了小型旋挖钻机机械结构的仿真研究,考虑旋挖钻机复杂的工作状况,利用ANSYS Workbench软件对钻杆进行了静力学特性分析和不同工作状态下的模态分析,对动力头机构进行仿真分析,为整体结构的优化提供了理论依据；(4)完成了小型旋挖钻机监测系统的设计并开展了模拟实验研究,进行元器件选型和控制程序开发,搭建了实验平台模拟小型旋挖钻机的工作流程并测试监测系统的性能,验证了设计的合理性和可靠性,确保所设计的监测系统满足使用要求。
【关键词】：小型旋挖钻机 机械结构设计 有限元分析 监测系统设计 模拟实验
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU67
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 引言11-13
• 1.2 旋挖钻机介绍13-17
• 1.2.1 旋挖钻机的基本结构和工作原理13-14
• 1.2.2 旋挖钻机的国内外发展现状14-17
• 1.3 论文选题背景与研究内容17-19
• 1.3.1 论文选题背景18
• 1.3.2 论文主要研究内容及章节安排18-19
• 1.4 本章小结19-21
• 2 高可靠性小型旋挖钻机总体方案设计21-37
• 2.1 基于功能分解的方案设计方法21-23
• 2.2 高可靠性小型旋挖钻机需求分析23-28
• 2.2.1 小型旋挖钻机可靠性度量参数分析23-25
• 2.2.2 机械结构设计需求分析25-26
• 2.2.3 监测系统设计需求分析26-28
• 2.3 高可靠性小型旋挖钻机总体方案设计28-35
• 2.3.1 机械结构方案设计28-33
• 2.3.2 监测系统方案设计33-35
• 2.4 本章小结35-37
• 3 小型旋挖钻机关键零部件结构设计37-55
• 3.1 小型旋挖钻机整体机械结构设计37-39
• 3.2 小型旋挖钻机钻杆设计39-43
• 3.2.1 钻杆结构设计39-40
• 3.2.2 钻杆强度计算40-43
• 3.3 小型旋挖钻机动力头设计43-50
• 3.3.1 动力头总体设计43-44
• 3.3.2 动力头箱体设计44-46
• 3.3.3 动力头回转机构设计46-49
• 3.3.4 动力头滑架设计49-50
• 3.4 小型旋挖钻机桅杆总成设计50-53
• 3.4.1 桅杆结构设计50-51
• 3.4.2 加压油缸设计与选型51-52
• 3.4.3 油缸卷扬机构设计52-53
• 3.5 本章小结53-55
• 4 小型旋挖钻机机械结构有限元分析55-67
• 4.1 有限元方法概述55
• 4.2 小型旋挖钻机钻杆有限元分析55-62
• 4.2.1 钻杆静力学特性分析56-59
• 4.2.2 钻杆模态分析59-62
• 4.3 小型旋挖钻机动力头有限元分析62-65
• 4.3.1 箱体滑架机构仿真分析62-63
• 4.3.2 动力头齿轮机构仿真分析63-65
• 4.4 本章小结65-67
• 5 小型旋挖钻机监测系统设计与实验67-81
• 5.1 小型旋挖钻机监测系统设计67-75
• 5.1.1 监测系统总体设计67-70
• 5.1.2 监测系统主要元器件选型70-72
• 5.1.3 监测系统软件设计72-75
• 5.2 小型旋挖钻机监测系统实验研究75-80
• 5.2.1 实验平台设计75-77
• 5.2.2 实验测试77-80
• 5.2.3 实验结果分析80
• 5.3 本章小结80-81
• 6 总结与展望81-83
• 6.1 工作总结81-82
• 6.2 工作展望82-83
• 参考文献83-85

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