由于钻进成井地层中岩石分布具有不确定性和随机性,导致钻机回转液压系统的动态特性复杂多变,若钻具的回转速度无法根据地层情况自动调节,将导致钻具出现“卡钻”和“偏斜”现象。以钻机回转液压系统为研究对象,对地下资源的地层分布情况进行研究,并计算出不同地层下适用的扭矩及转速;基于AMESim和Simulink构建钻机回转系统的机电液联合仿真模型;最后,研究系统在4类地层破岩作业时的动态特性及其对钻具转速的调控效果。结果表明钻机回转系统的压力能够在0.01 s内由初始0上升至工作压力2.1 MPa,在负载扭矩突增时系统表现出良好的抗干扰能力和稳定性;此外,利用马达进出口压差来控制钻具转速的方法,其滞后性为0.5 s且误差值不超过5%,响应速度较快、控制精度较高。

本文介绍了作者在液压回转系统的计算机自适应控制方面进行研究的成果。作者首先对液压回转系统试验台建立了数学模型,同时根据自适应控制理论提出了一种数字控制系统及自适应控制算法,并以汇编语言编制了程序,得出了具有实用价值的结果.

为了提高挖掘机节能效果,提出了一种伺服电机驱动回转及补油系统,并开展节能及补油效果仿真分析。研究结果表明:以90°满载工况作为测试工况,整个制动过程结束后,回转平台达到了稳定运行状态,实现了精确控制的目标。相对最初的回转系统能耗减小,对回转系统节流与溢流过程的能耗起到明显的抑制作用。起动阶段蓄能器释放更少的油液,达到更小的压力波动幅度,延长了补油周期,实现作业效率提升。采用优选处理的变量马达能够大幅降低补油次数,实现更长时间的连续工作过程,工作效率显著提升。为伺服电机驱动回转系统配备260 mL/r的变量马达,实现补油频次的大幅减小,获得更简化的结构。该研究对提高挖掘机回转系统的工作效率具有良好的理论支撑作用,易于推广应用。

针对当前旋挖钻机存在的系统工作压力波动过大、启制动压力过高等问题,以某大型旋挖钻机为研究对象,在ADAMS中建立了大型旋挖钻机的虚拟样机仿真模型,在AMEsim中搭建了旋挖钻机液压回转系统仿真模型。通过分析两个软件数据交换的特点,搭建了旋挖钻机机液联合仿真模型;对样机进行了试验,验证了该仿真模型的正确性。研究结果表明:所设计的回转缓冲阀能够减小旋挖钻机回转系统进口压力波动、消除憋压抖动、减小制动压力;该研究结果具有一定的工程应用价值。