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动力中置桩架结构稳定性分析与试验
1
作者 洪麒磊 王英 +2 位作者 郑荣跃 赵京昊 杨汉云 《机械设计》 北大核心 2026年第1期47-52,共6页
对一种新型动力中置桩架结构进行稳定性研究,建立了该桩架在3种易失稳工况下的稳定性分析模型,包括行走和加压钻进工况桩架稳定角计算模型、立桅变幅过程桩架力学特性分析模型,进而以某公司研制的动力中置ZM-80植桩钻机为例,对比了传统... 对一种新型动力中置桩架结构进行稳定性研究,建立了该桩架在3种易失稳工况下的稳定性分析模型,包括行走和加压钻进工况桩架稳定角计算模型、立桅变幅过程桩架力学特性分析模型,进而以某公司研制的动力中置ZM-80植桩钻机为例,对比了传统桩架与动力中置桩架在行走和加压钻进工况下的稳定角,并测试了立桅变幅工况下油缸载荷,结果表明:动力中置桩架结构稳定性可大幅提升,该研究为动力中置桩架的工程应用提供理论与技术支撑。 展开更多
关键词 桩架 动力中置 稳定性 稳定角 力学特性
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低速木桩侵入水下淤泥深度仿真研究
2
作者 任伊南 王渊 薛子晋 《现代工程科技》 2026年第1期117-120,共4页
针对浅水区植桩工况,研究了一种基于动能侵彻原理的新型打桩方法。通过赋予木桩初始速度,使其穿透浅水并侵入水下淤泥,一次达到设计深度。该方法大幅提高了打桩效率,同时提高了打桩设备对复杂环境的适应能力。利用有限元仿真软件对木桩... 针对浅水区植桩工况,研究了一种基于动能侵彻原理的新型打桩方法。通过赋予木桩初始速度,使其穿透浅水并侵入水下淤泥,一次达到设计深度。该方法大幅提高了打桩效率,同时提高了打桩设备对复杂环境的适应能力。利用有限元仿真软件对木桩侵入水下淤泥过程进行仿真,计算得到最终木桩侵入淤泥的深度。同时根据经验公式计算出理论侵彻深度,通过对比验证,得到可靠的计算方法,为相关工程应用提供理论支撑。 展开更多
关键词 侵彻 有限元仿真 数值模拟
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旋挖钻机钻桅极限状态设计方法
3
作者 杨恒 陆晴 徐格宁 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第6期1097-1102,共6页
作为桩工机械,旋挖钻机广泛应用于基础建设中。但因施工条件苛刻、作业工况复杂,使得寻求设备耐用性和经济性的平衡点成为首要目标。钻桅作为旋挖钻机的压弯扭承载结构,具有较强的非线性。目前,针对旋挖钻机钻桅设计一是缺乏理论计算,... 作为桩工机械,旋挖钻机广泛应用于基础建设中。但因施工条件苛刻、作业工况复杂,使得寻求设备耐用性和经济性的平衡点成为首要目标。钻桅作为旋挖钻机的压弯扭承载结构,具有较强的非线性。目前,针对旋挖钻机钻桅设计一是缺乏理论计算,二是缺乏适用计算方法。本文首次采用适用于非线性结构的极限状态设计法,实现了钻桅结构的理论设计计算。首先,根据旋挖钻机实际作业过程分析,凝练提出7种工况,并确定旋挖钻机最危险工况;其次,建立旋挖钻机钻桅各工况力学模型进行内力分析,校核旋挖钻机钻桅危险工况下的强度、刚度、稳定性;最后以某型号旋挖钻机钻桅为例,开展旋挖钻机钻桅危险工况下的理论分析和有限元仿真。通过对仿真结果和理论结果进行对比,趋势一致,相对误差小于9%。结果表明:极限状态法适用于旋挖钻机钻桅的设计,并可为旋挖钻机钻桅的优化设计提供理论参考。 展开更多
关键词 旋挖钻机 钻桅 极限状态法 有限元分析
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时变负载下旋挖钻机行走系统抗干扰控制研究 被引量：1
4
作者 贾存德 赵喆伟 +3 位作者 孔祥东 张珍年 许宏宇 艾超 《机械工程学报》 北大核心 2025年第8期413-422,共10页
针对旋挖钻机在非平整路面行驶阶段,左右履带负载时变引起的行驶稳定性与倾覆风险问题,提出一种基于负载扰动观测和线性二次型最优(Linerar quadratic regulator,LQR)的抗干扰复合控制策略。以某型旋挖钻机行走系统为研究对象,分析坑洼... 针对旋挖钻机在非平整路面行驶阶段,左右履带负载时变引起的行驶稳定性与倾覆风险问题,提出一种基于负载扰动观测和线性二次型最优(Linerar quadratic regulator,LQR)的抗干扰复合控制策略。以某型旋挖钻机行走系统为研究对象,分析坑洼路况下行走马达的负载变化情况。建立液压系统数学模型,通过负载扰动观测器在线估计负载力矩,并设计基于LQR的行走加速度控制器,将负载估计量与系统状态变量前馈到系统输入,形成对阀芯位移进行前馈补偿的旋挖钻机行走系统抗干扰复合控制策略。仿真与试验结果表明,所设计的控制器能有效抑制负载扰动对行驶稳定性的影响,在相同路况下,与原主机相比,采用抗干扰控制后的主机速度波动峰值降低了84.7%,加速度波动峰值降低了81.3%,桅杆最大晃动量降低了52.5%。 展开更多
关键词 行走液压系统 稳定性 负载扰动观测器 抗干扰复合控制
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基于模型参考自适应控制的加压力补偿控制研究
5
作者 冯俊学 贾存德 +5 位作者 孔祥东 李博文 赵喆伟 丁北辰 姜文光 艾超 《机械工程学报》 北大核心 2025年第24期295-310,共16页
旋挖钻机作为基础建设施工中应用最广泛的成孔设备,其钻进效率是装备的核心竞争力。然而主机长时间服役后加压系统不可避免会产生性能退化,严重影响加压力控制,甚至出现加压无力现象,从而影响施工效率与施工质量。首先采用带遗忘因子的... 旋挖钻机作为基础建设施工中应用最广泛的成孔设备,其钻进效率是装备的核心竞争力。然而主机长时间服役后加压系统不可避免会产生性能退化,严重影响加压力控制,甚至出现加压无力现象,从而影响施工效率与施工质量。首先采用带遗忘因子的递推最小二乘法建立参数辨识模型,通过辨识其退化参数判断加压系统的健康状态。其次基于模型参考自适应理论设计加压力自适应补偿控制器,进而对已发生退化的加压系统进行补偿控制。基于以上提出一种加压系统健康监测与补偿控制耦合的性能退化补偿方法。仿真与试验结果表明,该控制器能有效提高故障主机的加压力输出,进而提高施工效率,在相同试验条件下,与原主机相比,采用自适应控制后的被测主机加压力输出提高了17.8%,钻进效率提高了8.8%,验证了控制器的有效性与可行性。 展开更多
关键词 旋挖钻机 加压系统 健康监测 最小二乘算法 模型参考自适应控制
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高频时变负载下大规模离散系统的双层滑模控制研究
6
作者 贾存德 孔祥东 +5 位作者 李韶光 李俊飞 张钧勇 冯俊学 艾超 姜文光 《中国机械工程》 北大核心 2025年第5期911-922,共12页
针对负载高频突变下旋挖钻机钻进过程中大规模离散高阶系统控制的鲁棒性不足,采用分布控制思想提出了一种双层滑模耦合控制(DLSMC)策略。对于加压力的控制,与传统PID、自适应控制相比,所提滑模控制方案响应速度更快,误差更小。在整机试... 针对负载高频突变下旋挖钻机钻进过程中大规模离散高阶系统控制的鲁棒性不足,采用分布控制思想提出了一种双层滑模耦合控制(DLSMC)策略。对于加压力的控制,与传统PID、自适应控制相比,所提滑模控制方案响应速度更快,误差更小。在整机试验中选取地质条件类似的相邻两桩孔,对比研究主机在有无控制器时的钻进情况,结果表明,无控制器介入的主机在钻进期间出现约15次动力头转速降为0的情况,扭矩出现10次幅度约为100 kN·m的波动,出现3次卡钻现象,而有控制器介入的主机动力头转速、扭矩相对平稳,无卡钻现象出现,验证了防卡钻控制策略的有效性,为整机智能化奠定了基础。 展开更多
关键词 旋挖钻机 钻进稳定控制 自适应滑模 输入输出反馈线性化
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基于PLC的CGJ系列搓管机电控系统研发与应用
7
作者 刘晓林 高洁云 +4 位作者 杜一锦 王飞虎 申茂 宋志彬 姜宇昊 《钻探工程》 2025年第4期96-102,共7页
CGJ系列搓管机是用于城市建设领域的系列化大口径套管驱动岩土钻掘设备,作为机电液一体化设备,其采用了基于PLC的电控系统。本文主要介绍基于PLC的电控系统的研发和应用情况,首先对电控系统进行功能需求分析,在此基础上进行电控系统硬... CGJ系列搓管机是用于城市建设领域的系列化大口径套管驱动岩土钻掘设备,作为机电液一体化设备,其采用了基于PLC的电控系统。本文主要介绍基于PLC的电控系统的研发和应用情况,首先对电控系统进行功能需求分析,在此基础上进行电控系统硬件设计和程序设计,以专用PLC作为主控元件,文本显示器作为人机交互设备,线控操作盒作为系统输入,集成市场成熟的无线遥控技术和模拟量/CAN模块,实现了具有人机交互功能的,集无线遥控、远程线控和应急手动多种操作模式于一体的电控系统。对搓管机及同类设备的电控系统研发设计具有一定参考价值。 展开更多
关键词 PLC 搓管机 电控系统 CAN 文本显示器
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液压桩锤推力轴承的疲劳寿命分析计算
8
作者 吴明哲 郭文军 崔建伟 《船舶工程》 北大核心 2025年第S1期433-436,492,共5页
[目的]针对某引进液压桩锤中的重要承力构件——推力轴承的疲劳寿命预测问题,[方法]利用经验数据,采用Basquin公式推导出材料的S-N曲线,用试验数据核验推导曲线的安全裕度。通过实际记录的桩锤能量谱计算出打击载荷谱,采用有限元法计算... [目的]针对某引进液压桩锤中的重要承力构件——推力轴承的疲劳寿命预测问题,[方法]利用经验数据,采用Basquin公式推导出材料的S-N曲线,用试验数据核验推导曲线的安全裕度。通过实际记录的桩锤能量谱计算出打击载荷谱,采用有限元法计算出推力轴承的等效应力。利用推导曲线和基于应力的疲劳寿命的线性累计损伤准则,分析计算了推力轴承的预测疲劳寿命。[结果]将预测结果与该类打桩锤的推力轴承在工程实际中的数起断裂事故比对,发现计算结果定性准确,数据偏向于安全保守,从而证明了这种预测计算结果的有效性。[结论]研究成果可为类似的工程应用提供了一种有益的解决思路。 展开更多
关键词 液压桩锤 推力轴承 疲劳寿命 S-N曲线 Basquin公式 线性累计损伤理论
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旋挖钻机截齿布置形式的截割性能研究
9
作者 何涛 裴超 +2 位作者 邝贤鹏 薛有为 谢元 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第3期394-399,共6页
截齿作为旋挖钻机的破岩刀具,为了提升其截割性能,需对截齿布置形式进行性能分析与结构参数优化。基于离散元法和响应面试验设计原理研究岩石单轴压缩强度与其材料的本构模型参数关系,确定4种典型岩层的离散元参数标定结果。基于截齿截... 截齿作为旋挖钻机的破岩刀具,为了提升其截割性能,需对截齿布置形式进行性能分析与结构参数优化。基于离散元法和响应面试验设计原理研究岩石单轴压缩强度与其材料的本构模型参数关系,确定4种典型岩层的离散元参数标定结果。基于截齿截割性能的多目标评价模型探究2种截齿布置形式与岩石强度的匹配关系,揭示截齿的截割性能,并对截齿布置形式的倾角、偏斜角和齿间距3个关键结构参数进行优化。研究结果表明:软岩地层中径向布置截齿的截割性能较好,硬岩地层中周向布置截齿形式的截割性能较好;径向截齿布置形式截齿倾角取45°,齿间距取56mm时截割性能最好,周向截齿布置形式的截齿倾角取30°,截齿偏斜角取18°时截割性能最好。本研究可为不同岩层下旋挖钻机截齿布置形式的设计提供参考。 展开更多
关键词 截齿 离散元 截割性能 结构优化
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数字化微扰动搅拌桩在敏感环境深基坑中的应用研究
10
作者 杜策 李青 张振 《工程勘察》 2025年第4期30-35,共6页
基于常规水泥土搅拌桩施工扰动大、数字化程度低等问题,本文介绍了数字化微扰动搅拌桩(DMP工法)装备和工艺的技术创新。并通过深厚粉土中的现场成桩试验检验了施工影响以及成桩质量,主要结论如下:通过采用上下转换喷浆、多层可变角度叶... 基于常规水泥土搅拌桩施工扰动大、数字化程度低等问题,本文介绍了数字化微扰动搅拌桩(DMP工法)装备和工艺的技术创新。并通过深厚粉土中的现场成桩试验检验了施工影响以及成桩质量,主要结论如下:通过采用上下转换喷浆、多层可变角度叶片以及搅拌次数的数字化控制,显著提升了DMP工法搅拌桩成桩的均匀性,15%的水泥掺量桩体强度可以达到0.8MPa,并且取芯检测显示芯样完整度高、均匀连续、胶结度好;数字化控制系统通过调整施工中的地内压力,降低了对周边地层的扰动,实测距离桩中心2 m处最大水平位移为3.89 mm。 展开更多
关键词 微扰动 DMP工法 数字化施工控制 地内压力 上下转换喷浆
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一种笼式搅拌钻机的研制及施工关键技术 被引量：1
11
作者 盛晓幸 《山西建筑》 2025年第6期78-81,共4页
文章介绍了一种笼式搅拌钻机的构成及研制。论述了笼式搅拌桩的施工工艺。笼式搅拌钻机由单轴动力头、笼式钻具和自动化控制系统构成,尤其是笼式钻具的结构设计,通过外框和内轴上的叶片相互切割、搅拌,克服了传统单轴搅拌钻机易抱钻、... 文章介绍了一种笼式搅拌钻机的构成及研制。论述了笼式搅拌桩的施工工艺。笼式搅拌钻机由单轴动力头、笼式钻具和自动化控制系统构成,尤其是笼式钻具的结构设计,通过外框和内轴上的叶片相互切割、搅拌,克服了传统单轴搅拌钻机易抱钻、无法切割破碎土体等问题。自动化控制系统则通过变频器、传感器、可编程控制器等硬件,实现了对动力头、泥浆泵等设备的精确控制。采用“一喷一搅”施工工艺,边提升,边搅拌成桩,通过提高转速和增加叶片数来提升BRN,确保成桩质量。试验证明,笼式搅拌钻机在相同条件下,搅拌均匀性更好,芯样无侧限抗压强度更高。 展开更多
关键词 笼式搅拌钻机 笼式钻具 自动化控制系统 搅拌均匀性 取芯
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模板台车混凝土浇筑填充性能数值模拟研究 被引量：1
12
作者 刘颂 王斌 +1 位作者 黄永亮 汲晓锋 《建筑机械化》 2025年第3期113-118,共6页
针对地铁车站使用模板台车进行二次衬砌施工时某些区段混凝土浇筑填充不均导致成形效果不好的问题,运用CFD方法研究现浇混凝土在模板台车与既有隧道壁间的扩散填充行为,将现浇混凝土视为不可压缩的非牛顿流体,采用VOF技术追踪混凝土在... 针对地铁车站使用模板台车进行二次衬砌施工时某些区段混凝土浇筑填充不均导致成形效果不好的问题,运用CFD方法研究现浇混凝土在模板台车与既有隧道壁间的扩散填充行为,将现浇混凝土视为不可压缩的非牛顿流体,采用VOF技术追踪混凝土在空气中的流动行为,以不同高度水平线上混凝土相的体积分数分布的波动程度为评价指标研究了混凝土黏度、进浆口布置数量、布置角度对填充性能的影响,提出合理建议,为类似工程提供参考。 展开更多
关键词 模板台车 浇筑性能 流场模拟 填充性能
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光伏支架打桩机螺旋钻头多目标优化结构设计
13
作者 贤阳 王全景 +2 位作者 张立磊 刘志东 任峰 《中国新技术新产品》 2025年第20期50-52,共3页
在太阳能光伏支架打桩机工作的过程中,钻头的结构直接影响桩基的质量和施工效率。本文基于多目标优化方法,设计了一种太阳能光伏支架打桩机螺旋钻头新型结构。通过建立钻头运动模型并定义截齿空间位置,构建了包括目标函数和多重约束的... 在太阳能光伏支架打桩机工作的过程中,钻头的结构直接影响桩基的质量和施工效率。本文基于多目标优化方法,设计了一种太阳能光伏支架打桩机螺旋钻头新型结构。通过建立钻头运动模型并定义截齿空间位置,构建了包括目标函数和多重约束的优化模型。经MATLAB求解,获得8组截齿最优布局参数。优化结构采用“前导破岩+侧向修整”复合布局及缓冲式齿座,有效降低了硬质岩层中的冲击载荷和能量损耗,延长了钻头使用寿命。 展开更多
关键词 多目标优化 太阳能光伏支架打桩机 螺旋钻头 结构设计
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加速下落冲击式液压桩锤设计 被引量：9
14
作者 杨永海 吕景忠 +2 位作者 隋振 张兰义 王国强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期150-152,143,共4页
分析了加速下落冲击式液压桩锤的结构组成和工作原理。应用状态空间法对冲击过程建立数学模型并进行了仿真分析。仿真运行结果表明,它的工作平稳并具有强劲的动力。全面试验及试运行表明其工作性能良好。与国外同类产品相比,具有结构紧... 分析了加速下落冲击式液压桩锤的结构组成和工作原理。应用状态空间法对冲击过程建立数学模型并进行了仿真分析。仿真运行结果表明,它的工作平稳并具有强劲的动力。全面试验及试运行表明其工作性能良好。与国外同类产品相比,具有结构紧凑、制造成本低、工作可靠、传动效率高等优点。 展开更多
关键词 加速下落冲击式液压桩锤 设计 结构 工作原理 状态空间法 仿真分析
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基于随机过程理论短螺旋钻头载荷的数学模型 被引量：7
15
作者 罗春雷 丁吉 +1 位作者 宋长春 范增辉 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期4701-4706,共6页
为了揭示短螺旋钻头载荷随切削厚度和岩石接触强度变化规律,根据岩石的物理力学特性,结合单个镐型截齿切削破岩的工作机理和短螺旋钻头的结构特征,分析短螺旋钻头入岩工况下的受载情况;运用随机过程理论,建立短螺旋钻头随机载荷的数学... 为了揭示短螺旋钻头载荷随切削厚度和岩石接触强度变化规律,根据岩石的物理力学特性,结合单个镐型截齿切削破岩的工作机理和短螺旋钻头的结构特征,分析短螺旋钻头入岩工况下的受载情况;运用随机过程理论,建立短螺旋钻头随机载荷的数学模型。针对不同的岩石接触强度和钻头切削深度,借助MATLAB仿真求解钻头的扭矩和轴向力,采用数学统计方法对实测结果进行处理分析,并与理论值相比较。研究结果表明:理论求解的钻头扭矩和轴向力的幅值与均值和实际测试值都比较接近,且两者的变化规律一致;在切削厚度一定时,扭矩和轴向力的幅值和均值随着岩石接触强度的增大而迅速增大;在岩石接触强度一定时,扭矩和轴向力的幅值和均值也会随着切削厚度的增大而迅速增大。 展开更多
关键词 短螺旋钻头 入岩 随机载荷 数学模型
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旋挖钻机动臂结构强度分析 被引量：14
16
作者 郭雄华 许怡赦 康辉梅 《机械设计》 CSCD 北大核心 2011年第4期72-74,共3页
动臂是旋挖钻机的一个主要构件,在动臂变幅、钻进和提钻等工况下均是主要承力构件。文中分别对动臂变幅、钻进和提钻工况下,旋挖钻机以最不利的姿势作业,且承受最大载荷时动臂的结构强度进行分析,为动臂的结构设计及优化设计等提供了理... 动臂是旋挖钻机的一个主要构件,在动臂变幅、钻进和提钻等工况下均是主要承力构件。文中分别对动臂变幅、钻进和提钻工况下,旋挖钻机以最不利的姿势作业,且承受最大载荷时动臂的结构强度进行分析,为动臂的结构设计及优化设计等提供了理论基础。 展开更多
关键词 旋挖钻机 动臂 有限元分析 强度
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旋挖钻机动力头液压系统全局功率匹配研究 被引量：10
17
作者 张泽宇 惠记庄 +1 位作者 郑恒玉 谷立臣 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第12期1834-1841,共8页
为减少旋挖钻机在作业时由负载波动所引起的功率匹配损失,提出了旋挖钻机动力头液压系统全局功率匹配节能控制方法。以220型旋挖钻机为研究对象,基于AMESim软件,建立了传统恒功率控制系统模型和全局功率匹配控制系统模型,并对比分析了... 为减少旋挖钻机在作业时由负载波动所引起的功率匹配损失,提出了旋挖钻机动力头液压系统全局功率匹配节能控制方法。以220型旋挖钻机为研究对象,基于AMESim软件,建立了传统恒功率控制系统模型和全局功率匹配控制系统模型,并对比分析了不同的负载下的经济指标和性能指标。研究结果表明,全局功率匹配节能控制系统相比传统的恒功率系统节省燃油约6%,提高了能源利用率,延长了设备使用寿命。 展开更多
关键词 旋挖钻机 节能控制 动力头液压系统 全局功率匹配
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振动桩锤沉桩过程液化特性和贯入度数值分析 被引量：5
18
作者 罗春雷 贺建超 +1 位作者 丁吉 夏毅敏 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期923-929,共7页
以液压振动桩锤和地基土为研究对象,运用有限元差分软件FLAC3D的流固耦合动力时程分析模块,采用Finn液化本构关系建立了桩土相互作用液化数值分析模型,利用内置FISH函数,对已有的变量进行计算,引入超孔压比描述地基土液化情况,模拟地基... 以液压振动桩锤和地基土为研究对象,运用有限元差分软件FLAC3D的流固耦合动力时程分析模块,采用Finn液化本构关系建立了桩土相互作用液化数值分析模型,利用内置FISH函数,对已有的变量进行计算,引入超孔压比描述地基土液化情况,模拟地基土振动液化沉桩过程。分析了振动频率、静载荷和弹性模量对桩贯入度和液化特性的影响。研究结果表明:振动沉桩引起的超孔压比的增加可以提高桩的贯入度;激振频率在20 Hz以内,振动频率越高,超孔压比上升的速率越快,桩贯入度增加;地基土弹性模量增大,桩下沉阻力增大,使桩下沉困难,可通过提高激振频率,增加桩顶静载荷来实现桩的下沉。 展开更多
关键词 沉桩过程 液化特性 贯入度 数值分析
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