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原文传递旋挖钻机动力头甩土特性研究

论文题名：	旋挖钻机动力头甩土特性研究
关键词：	旋挖钻机;动力头甩土;实时检测;控制优化
摘要：	旋挖钻机作为桩工机械家族中的成员之一，对城市建设、基础建筑的地基施工起着不可或缺的作用。根据其工作内容，工况可分为钻孔和甩土，高效钻进与甩土对整个成孔的施工效率以及整机性能有重要影响。本文针对旋挖钻机动力头甩土特性进行研究分析，对于提高旋挖钻机施工效率有一定的理论参考及工程实用价值。　　本文对旋挖钻机动力头系统进行理论分析，由钻斗状态的动力学关系入手，经机械传动机构的关系式过渡，最后将甩土性能的影响因素聚焦于液压系统，明确液压系统对甩土性能的影响因素包括动力头扭矩、转速及系统响应时间，针对上述影响因素进行元件优化以及系统的控制优化。文章介绍了旋挖钻机甩土的工作原理及系统构成，利用AMESim软件搭建了泵、马达、阀等关键元件的模型，借助模型完成了初步理论验证，确认优化有效。　　围绕影响因素以系统元件及控制系统两个维度展开优化研究。针对动力头启动扭矩，对比马达结构的影响，斜轴式马达较斜盘式马达，启动扭矩更大，钻斗张角可增大100%；对比主阀中位机能的影响，O型机能较Y型机能，制动压力增大80%。针对动力头最高转速，对比马达排量的影响，最小排量65mL/r较75mL/r，转速可增大12.5%。针对系统响应时间，对比管路尺寸的影响，先导管径10mm较管径6mm，系统响应时间可降低15%。兼顾启动大扭矩，稳定高转速的功能需要，优化系统控制，实时监测先导压力，确认动力头工作阶段，基于先导压力与控制电流的映射关系，对马达排量进行实时调整，在保证稳定高转速的同时，启动扭矩提高214%。最后借助整机平台进行试验验证，设置对照组与试验组，对比结果，证实有效。
作者：	陈培菲
专业：	机械工程
导师：	艾超
授予学位：	硕士
授予学位单位：	燕山大学
学位年度：	2022