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无论是高层建筑的基坑支护工程,还是堤防防渗墙的构筑,这些基础工程要达到提高施工工程质量、缩短工期的目的,除了研究新的施工工法外,还需要配备与之相适应的高效率、高稳定性的施工设备。高压喷射注浆法主要用于防渗、防液化和加固建筑物及其基础等,应用范围广。
是用于高压喷射注浆法的专用设备,其性能的稳定性直接影响高喷法的施工质量。本文以HT-50型高喷钻机为基础,与虚拟样机技术相结合,从结构和液压两方面仿真分析研究其稳定性,以期对钻机设计、制造和作业有一定的参考使用价值。
在分析钻机稳定性研究现状和虚拟样机技术在工程钻机的应用的基础上,论文给出了HT-50型高喷钻机稳定性分析思路。整体思路是建立钻机的虚拟样机,仿真分析其在作业准备过程和作业工况下的整机稳定性;仿真分析钻机主要部件在静态和动态下的结构稳定性;仿真分析部分液压系统动态响应稳定性。
HT-50型高喷钻机主要由动力系统、机械系统、液压系统、操控系统四个部分组成,重点分析了机械系统中的给进系统结构。在分析钻机整体结构的基础上,运用Solidworks建模软件,准确建立钻机的零部件模型,并进行虚拟装配,从而完成整机的三维模型的建立。
运用CAD软件之间的数据传输技术,将钻机的HT-50型高喷钻机的样机模型导入到动力学仿真软件ADAMS中。在ADAMS软件环境中,通过添加材料属性和零部件之间的约束,建立钻机的虚拟样机。虚拟样机自由度定义为零,对其作业准备过程稳定性进行运动学仿真分析,主要分析起塔和支腿伸缩对钻机稳定性的影响,得出起塔液压缸和支腿液压缸的运动特性。样机自由度定义大于零,对其作业稳定性进行动力学仿真分析,主要分析钻机在无外载荷和加压钻进过程中,钻机坡道侧滑临界角。
钻机给进系统支架为钻机的主要承载部件,其结构稳定性对整机的稳定性影响至关重要。运用COSMOS/Works进行有限元静态分析和模态分析,验证钻机给进系统支架的结构稳定性。通过有限元静态分析,得出给进系统支架在外载荷作用下的应力图解和位移图解,分析其应力集中和最大位移;通过模态分析,得出给进系统支架前5阶振型固有频率和位移图,分析各阶振型对钻机稳定性的影响。
HT-50型高喷钻机液压系统主要包括动力头回转回路、旋喷回路、液压卡盘回路、钻杆升降回路、卷扬提升回路、液压步履行走回路、支腿伸缩回路和钻塔起落回路等。选取支腿伸缩回路和钻塔起落回路进行仿真分析,以分析其液压系统稳定性。在分析支腿伸缩回路和钻塔起落回路工作原理的基础上,运用AMESim液压系统仿真软件,建立其仿真模型,分析回路在一定负载的作用下负载的位移、速度和加速度图形,得出其液压系统回路的动态响应稳定性。
本文将虚拟样机技术引入钻机稳定性分析,为钻机稳定性分析提供了系统的分析方法,为钻机的设计制造提供了一定的参考价值。