本文關(guān)鍵詞： 聲頻鉆機(jī) 隔振性能 仿真 金屬橡膠 遲滯回線　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)（北京）》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：聲頻振動鉆進(jìn)技術(shù)是一種新型、高效的環(huán)境取樣技術(shù)，其利用雙馬達(dá)驅(qū)動偏心軸旋轉(zhuǎn)輸出高頻激振力驅(qū)動鉆桿在沉積層中鉆進(jìn)，以取得分層樣品，對研究環(huán)境和氣候變化具有十分重要的意義。動力頭隔振是聲頻振動鉆機(jī)關(guān)鍵技術(shù)之一，目前國內(nèi)對此還缺乏深入研究，，本論文以新型聲頻振動鉆機(jī)動力頭隔振結(jié)構(gòu)為研究對象，采用理論分析、計(jì)算機(jī)仿真和部分實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對動力頭的振動特性和隔振性能進(jìn)行了研究，得到了一些研究成果。 首先，在分析聲頻動力頭結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了隔振系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并利用三維設(shè)計(jì)軟件SOLIDWORKS對隔振系統(tǒng)進(jìn)行了三維立體設(shè)計(jì)，建立了其三維仿真模型，為后續(xù)隔振系統(tǒng)的動力學(xué)仿真奠定了基礎(chǔ)，并提出了隔振系統(tǒng)評價(jià)的基本指標(biāo)。 其次，在對隔振系統(tǒng)相關(guān)的圓柱滾子軸承、連接螺栓、主軸、支撐板等關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，在ANSYS軟件中導(dǎo)入了主軸和支撐板的仿真模型，根據(jù)振動工況，設(shè)置合理的邊界條件，開展了典型工作參數(shù)下的仿真研究，得到了它們的位移和應(yīng)力云圖，為其零部件的設(shè)計(jì)提供了參考條件。 根據(jù)剛體動力學(xué)的基本理論，在簡化動力頭隔振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立了動力頭的ADAMS動力學(xué)仿真模型，并通過仿真，得到了主軸在偏心軸轉(zhuǎn)速不同時(shí)隔振器加有線性阻尼時(shí)的位移、速度和加速度曲線圖，為分析計(jì)算振動頭隔振效果提供依據(jù)。同時(shí)，對圓環(huán)型金屬橡膠隔振元件在在點(diǎn)加載和不同加載速度的連續(xù)加載兩種不同的加載方式下對兩個不同的金屬橡膠隔振塊做靜載試驗(yàn)，得到了隔振元件的位移—負(fù)荷圖即遲滯回線圖，分析其隔振性能變化規(guī)律，可指導(dǎo)隔振元件的設(shè)計(jì)。 通過隔振系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用效果，開展了隔振結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)研究，對主軸連接結(jié)構(gòu)和支撐板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真研究，揭示了現(xiàn)場破壞的原因，提出了隔振系統(tǒng)和隔振元件進(jìn)一步優(yōu)化的方向和措施，為聲頻振動頭以及其他振動設(shè)備的設(shè)計(jì)提供參考。
[Abstract]:Acoustic vibration drilling technology is a new and efficient environmental sampling technology, which uses double motors to drive eccentric shaft rotation output high frequency exciting force to drive drill pipe drilling in sediment layer, in order to obtain stratified samples. It is of great significance to study environment and climate change. Vibration isolation of power head is one of the key technologies of audio vibration drill. In this paper, the vibration characteristics and isolation performance of the power head of a new type of acoustic vibration drilling rig are studied by means of theoretical analysis, computer simulation and some experiments. Some research results have been obtained. Firstly, on the basis of analyzing the structure and working principle of the audio power head, the mathematical model of the vibration isolation system is established, and the three-dimensional design of the vibration isolation system is carried out by using the three-dimensional design software SOLIDWORKS, and the three-dimensional simulation model is established. It lays a foundation for the dynamic simulation of the subsequent vibration isolation system, and puts forward the basic indexes for the evaluation of the vibration isolation system. Secondly, on the basis of analyzing the structure of the key parts of the isolation system, such as cylindrical roller bearings, connecting bolts, spindle, supporting plate and so on, the simulation model of the spindle and the supporting plate is introduced in ANSYS software, and according to the vibration condition, the simulation model of the spindle and the supporting plate is introduced. With reasonable boundary conditions, the simulation of typical working parameters is carried out, and their displacement and stress cloud diagrams are obtained, which provides a reference for the design of their components. According to the basic theory of rigid body dynamics and on the basis of simplifying the structure of the vibration isolation system of the power head, the ADAMS dynamic simulation model of the power head is established, and the simulation is carried out. The curves of displacement, velocity and acceleration of the spindle with linear damping at different speed of eccentric shaft are obtained, which provides a basis for the analysis and calculation of vibration isolation effect of vibration head. The static load tests of two different metal rubber isolation blocks are carried out under two different loading modes: point loading and continuous loading at different loading speeds. The displacement-load diagram (hysteresis loop diagram) of the vibration isolator is obtained, and the variation law of its vibration isolation performance is analyzed, which can guide the design of the vibration isolating element. Through the field application effect of the vibration isolation system, the optimization technology of the vibration isolation structure is studied, the main shaft connection structure and the supporting plate strengthening structure are simulated, and the cause of site failure is revealed. The direction and measures for further optimization of vibration isolation system and vibration isolation elements are put forward, which can provide reference for the design of audio vibration head and other vibration equipment.
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TE922;TB535.1

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