XDL-1800钻机液压系统设计及动态分析

发布时间：2017-05-26 18:11

  本文关键词：XDL-1800钻机液压系统设计及动态分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的立轴式钻机给进行程短,一般只有0.5～0.6m,倒杆次数多,降低了钻进效率,还可能造成岩芯断裂,堵塞钻具,影响岩芯采取率。立轴式钻机需要专门架设钻塔,搬迁不方便。钻机回转速度没有无级调速功能,不能满足不同的钻进工艺要求。不易实现钻进参数监测与自动控制。全液压动力头钻机给进行程长,一般为3m左右,倒杆次数少,对岩芯扰动小。岩芯采取率与岩芯质量较高。倒杆次数少,降低了事故发生率,施工过程更加平稳,有利于改善施工质量。全液压动力头钻机带有钻塔,便于搬迁,施工效率高,减小施工成本。 全液压动力头钻机转速能无级调速,能适应全面钻进、金刚石取芯钻进、反循环连续取芯(取样)钻进等多种钻进工艺。随着我国工业技术现代化程度的提高,液压元件成本逐渐下降、可靠性稳步提高,一些先进的设计思想已应用到全液压动力头钻机当中,如负载敏感技术与电液比例控制技术的应用大大降低了钻机的能耗,提高了钻机的负载适应能力与可操作性。全液压动力头钻机易实现钻进参数的监测,通过电液比例技术能够实现钻机的自动控制,提高钻机的自动化水平。因此,在全液压钻机设计中,迫切需要应用液压技术和液压元件发展的最新成果,对传统的液压系统进行技术改造,达到完善功能、提高效率的目的。 全液压钻机性能的优劣,主要是取决于液压系统性能的好坏。对钻机液压系统的评价,应该从液压系统的功能和特性、效率等几个方面加以分析对比。对于现阶段全液压钻机研发人员来说,采用前沿液压设备和技术研究的新产品,改进现有液压系统,使得全液压钻机的功能更加齐全,液压系统更加高效。液压系统的能耗问题在液压系统设计越来越受到设备研发人员的重视。 本文通过对国内外钻机液压驱动系统的研究和分析,结合钻探工艺,分析了岩心钻机在不同地质条件下作业时的负载状况,得出钻探工艺要求钻机回转速度能在较大范围内调节，且当外负载变化时,钻机回转速度能够自动适应负载变化,转速保持不变；钻机给进负载变化范围较大,其速度特点是当钻压钻进不同地层时,要求钻机钻压能够方便调节,钻机给进速度要求能过自适应钻速的需要；钻机履带液压控制系统应该具有制动功能,避免在坡地或行驶时液压系统突然停止工作而发生事故,同时为了避免钻机在较大坡度坡面行驶时发生滑移,履带行走液压系统应该具有自锁能力；钻探过程中,泥浆起着重要的作用,这要求其液压控制系统输出钻速和转矩能够根据需要调节；结合钻探工艺以及钻机负载特性,本文提出了全液压钻机液压系统设计要求,综合XDL1800全液压动力头式岩心钻机单油缸给进,动力头液压无级调速加四级机械调速的特点,设计了应用LUDV阀后补偿负载敏感系统、LS阀前补偿负载敏感系统、远程流量控制系统的钻机双泵液压控制系统。将钻机回转与给进系统采用阀后补偿负载敏感系统,一方面避免了系统流量不饱和时钻机液压系统协调性降低的缺点,另一方面解决了阀前补偿负载敏感系统单泵单回路液压系统成本高,系统装机容量大等问题。然后使用AMEsim仿真软件对钻机液压驱动系统进行了建模和动态仿真,先对钻机常见基本回路进行了动态分析,主要分析了阀控系统以及泵控系统压力、流量、能耗以及负载适应性等动态特性,得出阀控系统存在较大的压力及流量损失,负载适应性差,泵控系统能耗小,且负载适应性较好。然后对当前钻机液压系统设计中常见的恒压变量泵控系统、阀前补偿负载敏感系统、阀后补偿负载敏感系统、远程流量控制系统进行动态分析。通过分析可知,恒压变量泵控系统具有流量自适的特点、系统没有溢流损失,节能效果好,缺点是系统流量不可控,在系统负载突变时,系统流量波动较大；阀前补偿负载敏感系统其特点负载自适,流量可根据需要方便调节,系统节流及溢流损失小,缺点是系统抗不饱和能力较差；阀后补偿负载敏感系统除了具有阀前补偿负载敏感系统节能高效的特点之外,其系统具有负载独立流量分配的特点,具有较好的抗流量不饱和特性；远程流量控制系统具有流量调节方便、负载自适应、使用普通阀便可实现流量准备控制,成本相对负载敏感系统低。通过以上分析验证XDL-1800钻机液压系统设计的合理性。 本文探索了应用动态设计方法进行钻机液压系统设计的新思路。通过对不同钻进工况下,钻机液压系统动态特性进行分析,验证了液压系统设计的合理性,为钻机作业过程中液压系统压力及流量特性分析提供了更加准确的理论依据,对于改善目前全液压钻机的液压系统技术状况、促进全液压岩心钻机的更新换代均具有实际意义。
【关键词】：全液压动力头钻机 液压系统 动态分析 AMEsim
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE922;TH137
【目录】：

• 作者简介7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-15
• 绪论15-21
• §1.1 论文研究的目的和意义15-16
• §1.2 国内外研究现状16-17
• 1.2.1 国外研究现状16
• 1.2.2 国内发展水平16-17
• §1.3 钻掘机械液压节能技术的研究现状17-20
• 1.3.1 变量泵控制系统17-20
• 1.3.2 电液比例智能化控制20
• §1.4 论文背景、任务20-21
• 1.4.1 论文背景20
• 1.4.2 论文主要任务20-21
• 第二章 钻机钻进工艺及负载特性分析21-28
• §2.1 钻机钻进工艺21-22
• 2.1.1 钻进过程中各参数间的基本关系21-22
• §2.2 钻机负载特性及机构动作分析22-26
• 2.2.1 履带行走23-24
• 2.2.2 动力头给进24-25
• 2.2.3 动力头回转25-26
• §2.3 全液压钻机液压系统设计要求26-27
• §2.4 本章小结27-28
• 第三章 典型钻机液压系统分析28-33
• §3.1 液压系统分类28
• §3.2 常见钻机液压系统28-32
• 3.2.1 单泵液压系统28-30
• 3.2.2 双泵系统30-31
• 3.2.3 多泵系统31-32
• §3.3 本章小结32-33
• 第四章 XDL-1800钻机液压系统设计33-45
• §4.1 动力头回转液压回路设计33-35
• §4.2 动力头给进回路35-37
• §4.3 行走及卷扬控制回路37-38
• §4.4 泥浆泵液压回路设计38-39
• §4.5 辅助液压回路设计39-40
• §4.6 液压系统主要参数的确定40-44
• 4.6.1 钻机主要技术参数40
• 4.6.2 液压执行元件的选择40-42
• 4.6.3 液压动力元件的选择42-44
• §4.7 本章小结44-45
• 第五章 全液压钻机典型液压系统动态分析45-61
• §5.1 液压系统静态与动态设计45
• §5.2 动态设计常用方法45-46
• §5.3 全液压岩心钻机典型液压回路动态仿真分析46-47
• 5.3.1 主要研究内容46-47
• 5.3.2 研究仿真平台的选择47
• §5.4 典型液压回路动态分析47-53
• 5.4.1 阀控调速系统47-49
• 5.4.2 容积调速系统49-51
• 5.4.3 压力控制回路51-53
• §5.5 钻机常用液压系统动态分析53-60
• 5.5.1 恒压变量泵控系统53-54
• 5.5.2 负载敏感系统54-58
• 5.5.3 负载独立流量分配系统58-59
• 5.5.4 远程流量控制系统59-60
• §5.6 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• §6.1 总结61
• §6.2 展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66
• 附图66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：397679