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管棚钻机液压系统设计及动力头给进与回转回路仿真研究

李科军  
【摘要】:在地下隧道施工作业中,时常会碰到易破碎岩体等稳定性能差的地层,由此出现了管棚超前支护法,它在隧道施工中穿越软弱地层发挥了重要的作用。但是,目前国内还没有专用的管棚支护设备与之配套,工人都是用替代设备进行作业,不仅施工效率低、而且安全性差。但国外进口的专用管棚钻机的价格又非常昂贵,所以引进的数量有限,满足不了施工的需求。 本文综述了管棚钻机的发展现状,对国内外钻机性能进行了综合分析比较。针对管棚钻机液压系统存在的缺点与不足,开展了液压系统设计与仿真研究。主要内容如下: (1)对管棚钻机钻进方法、机构动作、负载特性及目前典型的液压控制系统进行了详细的分析,在此基础上提出了钻进工艺对钻机液压系统设计的要求。 (2)设计了管棚钻机整机的液压系统,并重点分析了动力头给进回路、动力头回转回路、底盘行走回路,水泵供水回路。对主要回路使用的两负载敏感泵进行了选型,通过计算,证明所选液压泵符合使用要求。 (3)传统的钻机液压系统设计方法只对系统进行稳态分析、对系统的动态控制分析不足。本文利用AMESim仿真平台对动力头给进回路、回转回路进行了系统建模,设置模型中的主要参数,并进行动力学仿真。通过分析仿真结果,表明负载敏感液压控制系统满足施工要求。


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