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全套管回转压拔装置电液控制系统研究

作　者: 陆贤彬
导　师: 魏建华
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 全套管回转压拔装置 液压系统 电控系统 恒压掘进 流量自适应 自动调平
分类号: TU67
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


近年来,随着城市高层建筑、轨道交通、高速路桥和铁路建设等领域的发展,钻孔灌注成桩已成为一种重要的地基基础形式,而且大直径大深度的钻孔灌注桩需求越来越大；另一方面,大中型都市的城市建设再开发项目、旧城区改造、地铁隧道等项目不断增加,在施工过程中需清除地下岩石和残留的旧砼结构、旧桩基础等障碍物的需求也日益增长。全套管回转压拔装置作为一种扭矩大、钻进效率高的新型桩工机械,特别适用于施工大直径灌注桩、置换旧桩及清除地下障碍物,其应用领域遍及高层建筑等基础桩,连续墙咬合桩以及排除旧桩等各种复杂工况,在我国经济建设中正发挥着越来越重要的作用。全套管回转压拔装置施工时,套管掘进控制系统和作业平台调平系统是影响设备施工性能的关键因素。目前,国外关于套管掘进控制方面的研究,可查到的文献资料非常少,而国内对于全套管回转压拔装置的研究,基本限于对其施工工法的相关介绍。本文在完成全套管回转压拔装置液压系统及电控系统研发的基础上,通过建模和仿真分析对这两个关键子系统进行研究和优化,并进行了部分试验验证,对提高装置性能提供了具有工程实践意义的指导和参考。第一章,在查阅国内外有关全套管回转压拔装置研究文献的基础上,介绍国内外全套管回转压拔装置生产及应用概况,对比分析全回转式套管压拔装置施工的独特之处,进而提出了本课题的研究内容和意义。第二章,设计全套管回转压拔装置的液压系统,并介绍系统各部分工作原理。根据实际工况,确定系统关键参数,并通过计算确定关键元件。第三章,研究开发全套管回转压拔装置的电控系统,分别就电控系统的软硬件系统功能、模式及工作原理进行阐述,完成了装置整体的PLC控制程序开发。第四章,通过数学建模和仿真分析的方法,研究套管恒压掘进和流量闭环自适应控制系统,分析元件以及参数设置对于整机综合性能的影响；并基于AMESim和Matlab/Simulink的联合仿真平台,建立系统模型并进行仿真分析,并且完成了套管恒压掘进的试验验证,结果表明所述控制策略能有效控制套管掘进压力。第五章,研究影响套管施工垂直度的作业平台调平控制系统,提出了一套系统简单、满足要求的自动调平方案。第六章,对本课题的研究工作进行了总结,同时指出了其中的不足和存在的问题,并对以后全套管回转压拔装置系统研究及优化工作提出展望。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-8
Abstract  8-12
第1章 绪论  12-21
  1.1 全套管回转压拔装置概述  12-14
  1.2 国内外全套管回转压拔装置现状  14-17
    1.2.1 国外全套管回转压拔装置现状  14-16
    1.2.2 国内全套管回转压拔装置现状  16-17
  1.3 电液比例技术在桩基施工设备上的应用  17-18
  1.4 课题的背景和意义  18-19
  1.5 课题研究的主要内容和方案  19-21
    1.5.1 课题的主要研究内容  19-20
    1.5.2 课题的研究方案  20-21
第2章 全套管回转压拔装置的系统组成及原理设计  21-55
  2.1 全套管回转压拔装置的系统组成  21-27
    2.1.1 主体结构  21-24
    2.1.2 套管刀具  24-27
  2.2 液压系统的原理设计  27-38
    2.2.1 液压系统的设计分析  27-28
    2.2.2 压拔及夹紧系统液压原理设计  28-37
    2.2.3 回转及调平系统液压原理设计  37-38
  2.3 液压系统关键元件的设计选型  38-55
    2.3.1 压拔系统元件设计计算  39-46
    2.3.2 回转系统元件计算选型  46-52
    2.3.3 调平系统元件计算选型  52
    2.3.4 发动机计算选型  52-55
第3章 全套管回转压拔装置的电控系统设计  55-68
  3.1 电控系统需求分析  55-57
  3.2 电控系统原理设计  57-65
    3.2.1 元件选型  57-60
    3.2.2 硬件接线设计  60-65
  3.3 电控系统程序设计  65-68
    3.3.1 开发环境介绍  65
    3.3.2 程序功能设计  65-68
第4章 全套管回转压拔装置掘进控制研究  68-86
  4.1 套管恒压掘进研究  68-81
    4.1.1 套管恒压掘进原理  68-70
    4.1.2 套管恒压掘进系统数学模型  70-75
    4.1.3 套管恒压掘进系统仿真分析  75-79
    4.1.4 套管恒压掘进系统试验研究  79-81
  4.2 套管掘进流量自适应控制研究  81-86
    4.2.1 套管掘进流量自适应控制液压系统数学模型  81-83
    4.2.2 套管掘进流量闭环自适应控制系统仿真  83-86
第5章 全套管回转压拔装置作业平台自动调平研究  86-91
  5.1 作业平台自动调平原理  86-87
  5.2 作业平台自动调平控制过程  87-89
  5.3 自动调平系统分辨率与误差分析  89-91
    5.3.1 自动调平系统分辨率  89
    5.3.2 自动调平系统误差分析  89-91
第6章 总结与展望  91-93
  6.1 论文总结  91
  6.2 工作展望  91-93
参考文献  93-97
附录 全套管回转压拔装置型式试验报告  97-98
作者简介及硕士在读期间的主要科研成果  98

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑施工机械和设备 > 桩工机械
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