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XDL-1800钻机液压盘式制动装置的优化分析

作　者: 党晓龙
导　师: 唐胜利
学　校: 西安科技大学
专　业: 矿产普查与勘探
关键词: 岩心钻机盘式制动热-结构耦合有限元分析
分类号: P634
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 19次
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内容摘要

随着浅层资源的逐渐开发及利用，未来我国资源勘查的重点将是距地表2000m左右的深部资源。西安探矿机械厂针对我国未来资源勘查的实际情况及绳索取心的工艺特点，自主研制了一种适用于中深孔取心钻探的XDL-1800全液压岩心钻机,特别是液压操控钳盘式制动装置的配合使用，使得该钻机在制动方面更加方便、可靠，钻机的安全性得到了很大提高。本论文在对XDL-1800钻机制动装置的结构和工作原理进行分析的基础上，运用有限元ANSYS建模分析软件对该装置的制动过程进行模拟仿真，该仿真过程涉及实体建模、有限元网格划分、有限元分析计算及改进设计等方法，对制动装置的主要部件制动盘与摩擦片进行了三维有限元建模，模拟出摩擦副各部件三维温度场、应力场的分布情况，得出制动过程温度与应力的分布规律；同时在前人工作的基础上，结合XDL-1800钻机盘式制动装置的实际尺寸，建立了具有速度可变效应的温度场和应力场有限元模型，利用非线性有限元分析方法，较真实地模拟了盘式制动装置的制动过程。本论文研究结果为进一步研究盘式制动装置的热结构耦合、开发研制高性能制动材料以及盘式制动装置的优化设计打下了良好的基础，还将为以后相似岩心钻机的设计提供理论指导和技术借鉴。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-14
  1.1 选题背景及研究意义  7-8
    1.1.1 选题背景  7-8
    1.1.2 研究意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-12
    1.2.1 国内研究现状  8-10
    1.2.2 国外研究现状  10-12
  1.3 研究内容、方法及技术路线  12-13
    1.3.1 研究内容  12
    1.3.2 研究方法  12-13
    1.3.3 技术路线  13
  1.4 本章小结  13-14
2 盘式制动装置的制动理论及有限元建模  14-22
  2.1 摩擦制动生热理论  14-16
    2.1.1 制动盘与摩擦片的接触问题研究  14-15
    2.1.2 制动盘与摩擦片摩擦生热问题研究  15-16
    2.1.3 摩擦热对材料热物性参数的影响  16
  2.2 应力的产生机理及计算  16-17
  2.3 制动装置有限元模型的建立  17-21
    2.3.1 实体模型的建立  17-19
    2.3.2 边界条件的设定  19-20
    2.3.3 热流输入模型  20-21
    2.3.4 摩擦接触表面的温升模型  21
  2.4 本章小结  21-22
3 盘式制动装置的有限元分析  22-43
  3.1 有限元法的基本理论  22-24
    3.1.1 有限元分析的应用  22
    3.1.2 有限元分析的计算  22-24
  3.2 制动装置工作过程中制动盘的温度场分布  24-29
    3.2.1 制动盘径向温度的分布  25-26
    3.2.2 制动盘轴向温度的分布  26-28
    3.2.3 制动盘周向温度场分布  28-29
  3.3 制动装置制动过程中制动盘的应力场分布  29-33
    3.3.1 不考虑温度场影响时制动盘的应力场分布  29
    3.3.2 温度场和摩擦力共同影响下的制动盘应力场分布  29-33
  3.4 摩擦片的温度场/应力场分布  33-38
    3.4.1 摩擦片的温度场分布  33-35
    3.4.2 摩擦片接触应力场分析  35-38
  3.5 制动盘厚度的变化分析[17]  38-40
  3.6 制动效能结果分析  40-42
  3.7 本章小结  42-43
4 盘式制动装置的改进设计  43-47
  4.1 制动盘的改进  43-45
    4.1.1 制动盘的失效方式以及危险部位的确定  43-44
    4.1.2 制动盘的改进设计  44-45
  4.2 摩擦片的改进设计  45-46
  4.3 本章小结  46-47
5 结论与建议  47-49
  5.1 结论  47
  5.2 建议  47-49
致谢  49-50
参考文献  50-51

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