管棚钻机液压系统设计.pdf

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1、·31·管棚钻机液压系统设计陈淼林(中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南长沙410075)摘要：对管棚钻机负载特性进行分析，确定了液压系统设计方案，并对主要回路使用的两负载敏感泵进行了选型，通过现场使用所选液压泵符合要求。关键词：管棚钻机液压系统设计负载敏感泵负载特性中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1002—6886(2012)01—0031—04HydraulicSystemDesignforPipeRoofDrillCIⅢNMiaolinAbstract：Thispaperhasgivenadetailedanalysisofloadcharacte

2、ristics，thendesignedthehydrauliccontrolsystem，andselect-edtwoload—sensitivepumpsbycalculatingandanalyzing，whichisusedinthecorecircuit．Putsforwardtherequirementofdrillingforthedesignofhydrauliccontrolsystem．Thepumpsmeettherequirementsthroughusingintheconstruction．Keywords：piperoofdril1；hydra

3、ulicsystemdesign；loadsensingpump；loadcharacteristics管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩效率77表示，那么管棚钻机的驱动力(切线牵引力)可中进行隧道掘进的新技术。它的工作原理是沿着隧道断表示为：面外轮廓超前钻进并安设管棚，确保隧道安全开挖。为满Fk=Fm，(1)足快速安全机械施工的要求，我们研制了一台机构紧凑、Ft=Mk／r

4、(2)工作灵活、操作简单及运行效率高的管棚钻机(如图1)。式中：一履带驱动段内产生的推力，N；'7一履带驱动段效率；一行走马达的输出驱动力矩，N·m；一驱动轮的节圆半径，m。在匀速行驶工况下车辆

5、的牵引力平衡方程：Fk=∑F1．动力系统；2底盘；3机身；4．转盘；5液臂；6托架7钻架；8．动力头；9前后钭l；10钻杆；lI．钻叉作用在车上的外部阻力有滚动阻力、坡道阻力、工作阻力及不稳定行驶时钻机本身质量引起的惯性力。其表达图1Z—GPI50型管棚钻机结构简图式分别为：1)滚动阻力1钻机主要动作及负载特性分析=fGcosa(3)管棚钻机的作业动作有：底楹行走、机身调整、转盘摆式中：o一接触地面倾斜角度，钻机处水平位置时取0。；动、转盘转动、液臂举升、钻架翻转、钻架转动、钻架微调、G_--钻机整机重量。动力头回转、动力头给进、钻具拧卸。钻机进行钻孔作业2)坡道阻力时，主要

6、动作为底盘行走动力头给进、动力头回转。其余Fi=±Gsina为辅助动作，即在钻机进行钻孔作业前进行辅助定位。下式中：上坡取正值，下坡取负值。面对其主要动作及负载将『生进行分析。3)工作阻力F1．1底盘行走负载分析工作阻力即作用在钻机工作装置上的铲掘阻力，非管棚钻机行走的驱动力是靠履带卷绕时地面对履带牵引型车辆中，该值取0；因此，作业在钻机上的外部总阻接地段产生的反作用力产生的。驱动力的方向与行走力∑F为：方向相同。由于驱动力是从驱动轮经过履带驱动端再传到接地段的，中间必然存在着动力损失，此间的损失用驱动F=F一十F

7、(4)·32·钻机的牵引平衡方程为：启动阶段回转阻力矩：F=

8、F+(5)M=Mr++(13)有效牵弓l力可表示为：匀速阶段回转阻力矩：F=F^一G(fcosa±sina)(6)M=Mr+，(14)当钻机在水平面上匀速行驶，有效牵引力可表示为：减速阶段回转阻力距：F=一M=Mr+一(15)当钻机行走不稳定时，就需要考虑运动质量引起的式中：一动力头输出轴上的阻力距；一转动机构接触惯性力的影响，此时牵引力可表示为：部位的摩擦力矩；一运动机构引起的惯性力矩。F：FI+F+F+F摩擦力矩可表示为：式中：惯性f【力，为：：(16)式中：G_转动部件质量；产_摩擦系数；一转动部件轴半：±(詈+．，专叼)(7)径式中：加速惯性力取正值，减逮陨性力取负值

9、。惯性力矩可表示为：此时钻机的有效牵引力可表示为：M△OJ=Jr(17)=F一{G。scz±sinn±(詈+专叼，))式中：一转动机构等效转动惯量；△∞一角速度变化量；△一启动或制动时间。(8)为方便计算动力头回转系统的转动惯量，可将钻杆为了保证管棚钻机正常行走，钻机行走时所遇阻力的转动l贯量折算到马达输出轴上。∑F与地面的附着力G应保证如下关系：回转系统的转矩可表示为：∑F≤G咖(9)=J。十十JJi(18)式中：一钻机附着重量；一附着系数。式中：t，，一马达输出轴的转动惯量；一减速机输入端的当钻机行