钻取式自动采样机构螺旋钻杆结构参数的多目标优化
本文选题:螺旋钻杆 切入点:遗传算法 出处:《宇航学报》2015年06期 论文类型:期刊论文
【摘要】:分析了螺旋钻杆的输出月壤原理和输出月壤阻力(阻力矩)以及综合考虑了螺旋槽内月壤对钻杆驱动力矩的影响、螺旋升角的取值范围和钻杆的轴向钻进功率后建立了钻杆驱动力矩、轴向加载力及功耗的模型。利用该模型分析了钻杆外径、螺旋槽深、槽宽比及螺旋升角等结构参数对钻杆驱动力矩和轴向加载力的影响,获得了钻杆结构参数对钻杆驱动力矩和轴向加载力的影响规律。以钻杆质量和功耗最小为双优化目标,以钻杆外径、螺旋槽深、槽宽比及螺旋升角等结构参数为设计变量,基于遗传算法对钻杆结构参数进行了优化,优化后的功耗较优化前降低了31.8%,钻杆质量减小了23.3%。总体减少了钻探风险,可为钻取式自动采样机构的设计提供理论依据。
[Abstract]:The principle of the output lunar soil of the spiral drill pipe and the resistance (resistance moment) of the output lunar soil are analyzed, and the influence of the lunar soil in the spiral groove on the driving moment of the drill pipe is considered synthetically. The model of driving moment, axial loading force and power consumption of drill pipe is established after the range of spiral rising angle and the axial drilling power of drill pipe. The outer diameter and helical groove depth of drill pipe are analyzed by using the model. The influence of structural parameters, such as the ratio of groove width and spiral lift angle, on the driving torque and axial loading force of drill pipe is obtained, and the influence of drill pipe structure parameters on the driving moment and axial loading force of drill pipe is obtained. With the minimum quality and power consumption of drill pipe as the double optimization objective, the influence of structural parameters on the driving moment and axial loading force of drill pipe is obtained. The structural parameters of drill pipe are optimized based on genetic algorithm, such as the outer diameter of drill pipe, the depth of spiral groove, the ratio of groove to width and spiral angle. The power consumption after optimization is reduced by 31.8and the quality of drill pipe is reduced by 23.3.The risk of drilling is reduced, which can provide theoretical basis for the design of drilling automatic sampling mechanism.
【作者单位】: 北京理工大学机械与车辆学院;中国空间技术研究院总体部;探月与航天工程中心;
【基金】:国家重大科技专项(TY3Q20110001)
【分类号】:P184;V476.3
【参考文献】
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【共引文献】
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