潜孔钻机凿岩过程自动防卡液压控制方案研究

论文摘要

自动防卡控制是潜孔钻机凿岩过程的一个关键控制技术,它直接影响机器的性能指标。而现有潜孔钻机的自动防卡控制不甚理想。本文针对潜孔钻机现有防卡控制方案的缺点和不足,提出了潜孔钻机凿岩过程综合自动防卡液压控制新方案,并通过仿真和实验进行验证。本文首先阐述了防卡控制方案在国内外的研究与应用现状,在总结了研究现状的基础上指出了研究过程中所存在的问题。并针对这些问题,在分析了潜孔钻机卡钻机理的基础上,提出了利用推进压力突然下降的信号控制推进机构回退来预防溶洞卡钻,利用回转压力的缓变信号无级控制推进机构推进力来预防缓变卡钻,利用回转压力的突变信号控制推进机构回退来预防和处理裂隙卡钻的潜孔钻机凿岩过程综合自动防卡液压控制新方案,并对其控制规则进行了理论研究。本文利用AMESim液压仿真软件建立了防卡液压控制系统的仿真模型,并利用AMESim进行了仿真,得出了潜孔钻机凿岩过程发生卡钻时推进压力的变化曲线,其变化过程与理论研究是一致的,验证了防卡方案的可行性。最后,实验部分提出了负载和卡钻模拟方案,并测量出了潜孔钻机凿岩过程发生卡钻时推进压力的变化曲线,其变化过程与理论研究和仿真研究是一致的,进一步验证了防卡方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 潜孔钻机的发展
• 1.2.1 国外潜孔钻机的发展
• 1.2.2 国内潜孔钻机的发展
• 1.3 防卡方案的研究与应用现状
• 1.3.1 凿岩机防卡方案的研究与应用现状
• 1.3.2 潜孔钻机防卡方案的研究与应用现状
• 1.4 本文研究意义及研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 潜孔钻机凿岩过程自动防卡新方案研究与设计
• 2.1 潜孔钻机凿岩卡钻机理分析
• 2.2 防卡新方案的确定及其分析研究
• 2.2.1 防卡新方案的确定
• 2.2.2 防卡新方案的控制原理分析研究
• 2.2.3 防卡阀的控制原理分析
• 2.2.4 泵的防卡控制原理分析
• 2.3 防卡控制理论研究
• 2.3.1 推进压力反馈自动防卡控制理论研究
• 2.3.2 回转压力反馈自动防卡控制理论研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 防卡液压控制系统的模型建立
• 3.1 液压系统建模的基本方法
• 3.2 AMESim介绍
• 3.2.1 AMESim的基本特性
• 3.2.2 AMESim的使用方法
• 3.2.3 AMESim在液压系统中的应用
• 3.3 防卡液压控制系统仿真模型建立
• 3.3.1 系统的简化
• 3.3.2 系统模型建立
• 3.4 本章小结
• 第四章 防卡液压控制系统仿真分析
• 4.1 仿真参数的确定
• 4.1.1 推进机构及负载参数的确定
• 4.1.2 回转机构及负载参数的确定
• 4.1.3 其它设备参数的确定
• 4.2 仿真结果分析
• 4.2.1 防溶洞卡钻仿真结果分析
• 4.2.2 防缓变卡钻仿真结果分析
• 4.2.3 防裂隙卡钻仿真结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 防卡液压控制系统实验分析
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验设备及方案
• 5.2.1 实验设备
• 5.2.2 实验方案
• 5.3 实验结果分析
• 5.3.1 防溶洞卡钻实验结果分析
• 5.3.2 防缓变卡钻实验结果分析
• 5.3.3 防裂隙卡钻实验结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的主要研究成果
• 致谢