3500米液压岩心钻机移摆管机构设计及其结构分析

【摘要】随着我国探矿深度由浅部向深部发展,钻探设备相适应地由小型向中、大型方向发展,单个钻孔的施工周期增长,提下钻次数增加,对钻机自动化水平要求提高。基于此情况,3500m液压岩心钻机需要适配一套移摆管装置,快速、安全的运移钻杆达到降低工人劳动强度的目的。本论文首先介绍了国内外钻杆操作系统的研究现状,对几种典型钻杆操作系统的优缺点进行详细分析和总结,再结合3500m液压岩心钻机的工况对移摆管机构的要求,确定了移摆管机构的各项参数,在此基础上计算了各个机构运动速度,对机械手进行了详细的设计。依据移摆管系统的各个动作,分析了负载敏感系统的优势,设计了液压回路,详细论述了液压参数的确定以及各液压元件的选择。初步确定了移摆管机构的设计方案并完成了CAD制图,用solidworks软件画出了三维模型图。以此模型为基础进行液压仿真、力学仿真和动力学仿真。在液压仿真部分,先是介绍了Automationstudio软件,简述了移摆管液压系统的仿真步骤,接着对移摆管系统进行仿真,通过仿真结果判断各机构运动的稳定性,最终确定液压系统的各个参数。在力学仿真部分,对移摆管系统机械手抓取2000kg的钻柱静止在钻孔中心时的情况进行仿真模拟,分别进行了应力分析、应变分析以及总位移分析,以分析的结果证明了移摆管机构的稳定性。随后,对移摆管机构进行了模态分析,详述了机构从一阶到六阶的振型和频率的变化,给出了应在生产中需要避免的几种载荷频率的建议。在动力学仿真部分,首先介绍了动力学仿真理论,对机械抓手与钻柱接触问题做了详细的探讨,给出了ADAMS仿真分析的详细过程,这对后续研究具有一定的借鉴作用。利用ADAMS后处理功能,观测移摆管机构的运动过程,同时结合后处理得到的图形曲线,详细分析了机械手与钻柱的接触问题、钻柱的运动过程以及伸缩臂的运动过程,最后总结仿真结果并给出改进建议。
【作者】陈根龙；
【导师】张金昌；刘凡柏；
【作者基本信息】中国地质科学院，地质工程，2014，硕士
【关键词】液压钻机；ADAMS；移摆管；仿真；ANSYS；Automationstudio；模态分析；力学分析；动力学分析；

【参考文献】
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