液压长螺旋钻机自动送钻系统研究

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1、中图分类号盟鳗UDC621硕士学位论文学校代码!Q533密级公开液压长螺旋钻机自动送钻系统研究Researchontheautomaticdrillingsystemofhydrauliccontinuousflightauger作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：张政华机械工程工程机械机电工程学院胡均平教授答辩委员会主席扭沁中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

2、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作。J，明确的说明。作者签名：呈望堡望日期：旦年』月L日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全

3、文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：蝉导师签名立龄埒日期：丝尘年—￡月L日液压长螺旋钻机自动送钻系统研究摘要：作为桩工机械中的重要施工设备，长螺旋钻机以其独特的优势在市场上拥有着可观的占有率。目前国内液压长螺旋钻机存在以下问题：钻进过程土力学的研究不够充分，传统的人工送钻方式施工效率低下。针对以上问题本文进行了以下研究：首先，以现有相关研究为基础，依托McKyes．Ali土壤破坏模型研究了钻头三维掘削条件下的力学行为，依据Merritt．Mair土壤螺旋输送模型研究了钻杆输送挤压密实状

4、态土壤的力学行为。其后，通过对土力学和长螺旋钻进过程特性研究，得出结论：对于装备了恒功率变量泵供油液压动力头的长螺旋钻机，当钻进过程中的动力头扭矩达到允许的最大扭矩时，通过控制送钻速度，使动力头扭矩始终保持在允许最大扭矩，可实现钻进速度最大化，据此提出了自动送钻控制系统方案。其次，设计研究了ZLB30．Y110液压长螺旋钻机的比例泵控绞车自动送钻机械系统，并对其进行了数学建模和仿真研究，得到了系统开环控制时的响应品质，提出了采用闭环控制的必要性。再次，针对己建立的自动送钻机械系统，制定了实现钻速最大化的自

5、动送钻控制的内环PID控制算法和外环模糊控制算法，并利用Matlab／Simulink对整个自动送钻系统进行了仿真研究，得到了适合本自动送钻系统的控制参数，并获得了良好的控制品质。最后，文章通过大量实验验证了钻具的土力学理论研究及自动送钻的控制效果。关键词：长螺旋钻机，钻速最大化，钻具土力学，比例泵控液压卷扬，自动送钻，模糊控制分类号：TU67ResearchontheautomaticdrillingsystemofhydrauliccontinuousflightaugerAbstract：Asaki

6、ndofpilingmachinery,continuousflightaugerholdsconsiderablemarketshareinpilingfoundationconstruction．Today,hydrauliccontinuousflightaugerisfacingsomeproblems，oneisthatthedrillingtools’soilmechanicsisnotsufficientlystudied．Anotheroneisthatthetraditionalfeed

7、ingmannerdecreasestheworkingefficiencydramatically．Thisdissertationaimedtosolvetheseproblems．Firstly,accordingtorelativestudies，themechanicalbehaviorinthree—dimensionaldrillingconditionisstudiedbyapplyingtheMcKyes—Ali’Ssoilfailurepattern．BasedonMerritt-Ma

8、ir’Smodelofsoilconveying，thecompacted-statussoil’Sscrewconveyingmechanismisanalysed．Afterward，basedonthesoilmechanicsresearchedabove，aconclusion，thatthedrillingspeedwillbemaximizedbycontrollingthecontinuousflightaug