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旋挖钻机动力头系统分析

点击次数:2965次  发布时间:2013-03-10
  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ANSYSWorkbench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。
  
  伴随着加工件的日益复杂化、精度等级以及加工效率的提高,多轴向、高转速成为工具机必备的条件,除了加工中心机走向机能复合化外,车床方面已由早期的卧式车床开发出许多新的加工形态,例如双刀塔、立式车床、倒立车床、以及车铣复合机种,以顺应新时代加工方式的需求。其中车铣新概念复合机无疑是一项新技术结合的工具机杰作,zui大的优点在于可轻易地在同一机台上做复杂零件的加工,可同时进行车削、钻孔、攻牙、端面切槽、侧面切槽、侧面铣削、角度钻孔、曲线铣削……等等。藉由一台工具机即可完成一个零件的所有加工流程,大大降低上下料换机台加工的时间,以及减少人为公差的机会,达到“DoInOne”的加工概念。在新世代车铣复合机中,不论是具分度的C轴头部、副主轴、Y轴等,都必须搭配动力刀塔才能具备车铣复合的功能,因此一款功能性佳、精度高的C轴动力刀塔,将使新世代车铣复合机更臻完善。
  
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