發(fā)布時間：2018-01-21 09:11

  本文關鍵詞： 旋挖鉆機 動力頭 結構設計 有限元分析 優(yōu)化　出處：《長安大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：動力頭系統(tǒng)是旋挖鉆機最重要的組成部分,其性能好壞直接影響鉆機整機的工作效率。然而在旋挖鉆機動力頭設計技術上,國內主機廠起步較晚,經驗不足,缺少試驗研究,導致動力頭使用過程中故障率高,可靠性不足。因此,深入研究動力頭設計理論,優(yōu)化分析其結構中薄弱環(huán)節(jié),增強動力頭的可靠性,對提高旋挖鉆機整機工作效率有著重要意義。論文首先闡述了動力頭結構的組成、功能和原理,對比分析了國內外旋挖鉆機動力頭的典型結構,找出不同結構之間的差異,為動力頭設計提供參考。然后,以XR220D旋挖鉆機為樣機,設計了動力頭,利用三維軟件Creo建立動力頭箱體、傳動齒輪和驅動套的模型。在此基礎之上,借助有限元分析軟件ANSYS對動力頭的關鍵零部件進行了靜力學分析,以了解其不同工況下的應力、變形分布情況,進而找出結構中的薄弱環(huán)節(jié),為動力頭的優(yōu)化提供依據(jù)。有限元分析結果表明:動力頭箱體和驅動套的最大應力值超過了材料的許用應力值,極限工況下容易遭到破壞,是結構的薄弱位置。對動力頭內轉動的關鍵零件進行模態(tài)分析,得到了前六階固有頻率,說明動力頭轉動件不會發(fā)生共振。最后,本文針對動力頭結構的薄弱環(huán)節(jié)進行改進優(yōu)化,優(yōu)化后驗證性的進行有限元分析,對比優(yōu)化前后薄弱環(huán)節(jié)的應力,結果表明動力頭箱體和驅動套的最大應力值顯著下降,優(yōu)化后的最大應力值都在許用應力值之下,驗證了優(yōu)化參數(shù)的合理性。
[Abstract]:The power head system is the most important part of rotary drilling rig, and its performance directly affects the efficiency of the whole rig. However, in the power head design technology of rotary drilling rig, the domestic mainframe plant starts late and lacks experience. The lack of experimental research leads to high failure rate and insufficient reliability in the use of power head. Therefore, the design theory of power head is deeply studied, and the weak links in its structure are optimized and analyzed to enhance the reliability of power head. It is of great significance to improve the working efficiency of rotary drilling rig. Firstly, the composition, function and principle of the power head structure are expounded, and the typical structure of the rotary drilling rig power head at home and abroad is compared and analyzed. Find out the differences between different structures, provide a reference for the design of the power head. Then, with the XR220D rotary drilling machine as the prototype, designed the power head, using the three-dimensional software Creo to build the power head box. Based on the model of transmission gear and drive sleeve, the statics analysis of the key parts of the power head is carried out with the help of finite element analysis software ANSYS, in order to understand the stress under different working conditions. The finite element analysis results show that the maximum stress value of the power head box and the driving sleeve exceed the allowable stress value of the material. It is the weak position of the structure under the limit working conditions. The first six natural frequencies are obtained by modal analysis of the key parts in the power head rotation, which shows that the rotor of the power head will not resonate. Finally. In this paper, the weak link of the power head structure is improved and optimized. After the optimization, the finite element analysis is carried out, and the stress of the weak link before and after the optimization is compared. The results show that the maximum stress value of the power head box and the drive sleeve is significantly decreased, and the maximum stress value after optimization is below the allowable stress value, which verifies the rationality of the optimized parameters.
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU67

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本文編號：1451071