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旋挖钻机动力头系统分析

点击次数:3395次  发布时间:2012-12-24
近年来,我国旋挖钻机取得了较快发展。但是相较于旋挖钻机在国外几十年的发展历史,国内旋挖钻机在关键部件和核心技术方面跟国外相比还有一定的差距,我国旋挖钻机的发展还任重道远。本文所研究的动力头作为旋挖钻机主机的重要子项,一直是主机研究的关键部件。其性能好坏直接影响钻机整机的工作效率。钻机的发展在国外已经有数十年的历史,动力头的发展已具备优越的性能、独特的技术和全新的设计概念。目前国内动力头的开发能满足旋挖钻机基本的施工作业,但可靠性和功能扩展方面还需进一步发展。论文首先介绍旋挖钻机的现状及主要组成部件,重点分析了动力头系统的设计计算及工作时的自适应功能。根据不同的地质条件对动力头的扭矩要求不同,提出了采用电控马达代替常规液控变量马达的方案。并根据不同的地质特点设定马达不同的工作模式,即对马达工作扭矩采用多档位控制。本文在阐述动力头系统的功能、原理、结构的基础上,分析总结工程实际中动力头系统故障原因,通过故障部件性能的对比分析,提出解决故障的方法。动力头工况多样,受力复杂,很难用解析法地计算动力头的强度、刚度,在设计动力头时,只能凭经验对动力头结构进行设计,为安全起见,便无根据地提高安全系数,使动力头箱体等结构件变得笨重。因此论文从有限元分析方法入手,利用三维绘图软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS Workbench对动力头进行建模和不同工况的分析计算,以了解其应力、位移分布情况,通过分析对比找出结构中的过剩及薄弱之处,为动力头的优化设计提供理论依据。据作者查证,目前还很难检索到有关旋挖钻机动力头系统设计开发的相关文献,国内外均无文献可参考和借用。因此,本课题对动力头系统的分析和研究,作为旋挖钻机开发项目中的重要的子项,希望会给旋挖钻机的产品开发带来一定的借鉴作用。

本实用新型涉及一种旋挖钻机动力头,包括滑移架装置、液压马达、行星减速机、缓冲装置、减速传动箱和压盘装置。所述液压马达为两台,两台液压马达分别连接行星减速机,两台行星减速机的输出轴与减速动力箱的两根输入轴连接,两根输入轴通过齿轮与同一齿圈外啮合,齿圈与输出键套通过连接套筒固定为一体;所述输出键套的上端连接有缓冲装置,其下端连接有压盘装置。该动力头采用液压马达为动力源,短时可输出额定扭矩的几倍,实现大扭矩输出,承受强大冲击,适应于较为恶劣的工况;可保证钻机遇不同地矿顺利钻进,同时具有自我保护、机动推杆等功能。

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