旋转钻机液压系统毕业设计_的翻译.docVIP

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汽车、电力能源界国际研讨会上关于旋转钻机桅杆机构动态特性的研究 Tao JIANG,Yiping YOU,Guangyan XUE,Anlin WANG 机械工程学院,同济大学,上海,201804,中国 摘要: 为了综合表达旋转钻机桅杆机构固有的动态特性,提高关键零部件的平顺性及提升过程中相关的液压系统。首先,,基于牛顿欧拉方法建立一个动态的桅杆机构模型,然后以功率键合图法建立一个桅杆机构的液压系统模型,通过改变桅杆在举升过程中的安装位置来分析和比较桅杆的动态特性,设计者可以得到一组最优的安装位置参数。集成建模方法有望成为一个设计旋转钻机桅杆系统的理论基础。 2010年由爱思唯尔出版社出版。并由汽车界,电力能源工程界的专家们认真负责进行选集 关键词:旋转钻机;桅杆机构;动态特性;功率键合图法 1.介绍 旋转钻机是一种适合于打钻建筑地基基础孔洞的建筑机械,它被广泛应用于桩、隔墙、地基和其他基础设施建设。桅杆机构在工作装置旋转钻机里是一个非常重要的组件,桅杆机构的动态性能对旋转钻机的性能指标有非常大的影响,例如动力头的最大输出转矩、关键点的受力和桅杆气缸的压力。 目前为止,对旋转钻机桅杆机构的研究主要侧重于组件的强度、桅杆链接框架系统的机械运动性能和旋转钻的稳定性机,几乎没有对集成建模和桅杆机构的旋转钻机模拟的研究。 研究对象是根据桅杆机构在提升过程中动力学关系和应力分析进行的研究中旋转钻机的某一类型。通过改变安装位置的桅杆机构,即使用牛顿欧拉法建立了动态数学模型,我们提出了集成建模的方法去分析桅杆机构在起重过程中的动态特性的影响变化,并可以建立反映出桅杆液压系统动态特性的机构功率曲线。然后我们可以表达出铰链点力和气缸活塞杆应力定量分析的影响程度,得到一组最优安装位置参数,,桅杆机构的动态性能也得到了明显改善。 命名 R2 安全阀的流体阻力 R4液压油管的液体电阻 R8,R10电磁阀的流体阻力 Rf油缸的粘性系数 C6液压油管的液体电容 C10来自于无杆腔液压缸中电磁阀的总体液体电容 C18来自于电磁阀中无杆腔液压缸的总体液体电容 A1 无杆腔液压缸 A2 杆腔液压缸 I15 液压缸活塞杆的质量 Sf 泵的理论流量 Sb 回油油压 2.桅杆机构的动态旋转建模 旋转钻机的桅杆机构是由三角形连接架,液压缸的桅杆组成,桅杆见图1。在升降过程中,提升臂、连杆、三脚架和液压缸的提升臂不运动,桅杆在液压缸的作用下绕铰点F旋转。桅杆中间状态I作为起重过程中的分析对象。 桅杆机构的运动分析图以图形方式表示在图2,F点和G点之间的连接线作为x轴,一个笛卡尔坐标系统建立后,水平线和x轴角度即为夹角,向量方程描述如下: 导数方程可以通过如下的矢量方程(1)进行描述: 图1.旋转钻机的支撑系统 图2. 桅杆机构的运动分析图表 根据(1)和(2),桅杆液压缸速度和加速度方程可描述如下: ω2和ε2分别代表桅杆得角速度和角加速度,ω3和ε3分别代表桅杆液压缸速度和加速度,γ2和γ3分别桅杆液压缸活塞杆的速度和加速度。 刚体FE围绕穿过F点的固定轴线转动。其运动学微分方程表示如下: J是刚体FE围绕穿过F点的固定轴线转动的转动惯量,γc2是桅杆质量中心C2和旋转站中心F点之间的距离 3.旋转钻机桅杆机构的液压控制系统 3.1桅杆机构的液压控制系统模型是基于功率键合图法[8 - 10] 旋转钻机桅杆机构的液压系统曲线图如图3所示,在升降过程中,液压缸提升臂不工作,电磁阀控制桅杆气缸的运动 图3旋转钻机桅杆机构的液压系统 图4旋转钻机桅杆机构液压系统的功率键合图 根据桅杆和桅杆气缸的动态关系,为了分析由桅杆气缸的安装位置对桅杆气缸和铰链点所产生的影响,我们需要在提升过程中的角加速度-时间曲线,然后建立基于如图4的功率键合图的桅杆机构液压控制系统模型。 为了简化液压系统的数学模型,泵在建模过程中可以看作是一个恒流源。根据实际情况,我们可以忽略泵漏,管道分布效应和缸漏。因为液压油管的长度必须考虑流体电容和流体阻力,但我们应该考虑流体阻力并忽略流体电容在回油过程。 根据图4中每个的电力搭配关系,我们可以得到状态方程(6)。 3.2桅杆机构的液压系统框图模型 系统图基于键合图和流量变数计算方程式建立的,其描述见图5。在键合图模型中我们忽略了恒流泵的影响,ωm代表引擎的恒定速度,Sf控制流的恒定流速,输出信号是桅杆的角加速度ε2。 图5旋转钻机桅杆机构的液压系统框图 3.3总体动力学和液压系统的桅杆机构的模型 根据牛顿欧拉公式推导出的上述方程式(6)的桅杆机构动态方程,就可以在仿真软件平台建立一个动力学仿真模型,我们就可以综合结合桅杆机构液压系统控制系统框图来表述桅杆机构的动态特性 4.计算实例分析 4.1计算实例 以某一型号旋转钻机为研究对象,其主要的机械参数如表格1。

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