文档介绍：沈阳建筑大学
硕士学位论文
大吨位水平定向钻机液压系统设计与仿真研究
姓名:陈涛
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:费烨
2011-03
硕士研究生学位论文摘要 I
摘要

水平定向钻机是专用的非开挖设备,它广泛应用于穿越建筑物、河流、公路、铁路以
及在闹市区、植被保护区等不允许或不能开挖等条件下,对地下管线进行铺设、修复和更
换工程。该设备是对传统地下管线开挖建设方法的一次革命,自正式进入工程施工市场至
今,在较短的时期内,以其独特的技术特征和优势,特别是对城镇交通和环境的最小影响
与危害以及效率高和成本低等优势,日益受到人们的重视,取得了良好的社会和经济效益。
水平定向钻机的传动与控制主要借助液压技术,因此液压系统性能的优劣直接影响整
机的工作性能。本文首先对目前定向钻机发展现状和发展趋势进行了分析,据
此对水平定向钻机三种液压动力驱动方案的相关特点进行了比较研究,确定了适于大吨位
水平定向钻机的液压驱动方式,完成了 280t 水平定向钻机的液压系统设计。厂方型式试验
表明,设计的液压系统能够满足相关技术要求。在此基础上应用 AMESim 仿真分析软件对
280t 水平定向钻机主要工作机构——动力头液压系统进行仿真研究,构建动力头旋转与推
拉系统液压仿真模型。通过对负载缓变和负载突变两种工况进行动态仿真分析,获得了动
力头旋转、推拉速度、变量泵以及变量马达的流量、系统压力等动力头主要元件的仿真输
出量并研究了负载变化对液压系统的影响。
仿真分析表明,通过改变钻机工作回路中变量泵—变量马达反馈控制系统参数,可使
马达在一定转速范围内的输出扭矩得到明显提升,从而提高了水平定向钻机的工作效率。
此外,还通过仿真证明了在钻机工作回路中设置蓄能器能有效地降低钻机启动时系统的压
力冲击,有利于提高液压元件使用寿命。
本文的研究内容,对大吨位水平定向钻机液压系统的设计及改进具有一定的理论指导
意义。

关键词:水平定向钻机;动力头液压系统;设计;AMESim仿真
硕士研究生学位论文 Abstract III
Abstract

Horizontal direction drilling machinery is one of the special trenchless equipments ,which
can be also widely used to laying, repair and replacementin underground pipeline with
conditions that are banned or can not be excavated,such as, through buildings, rivers, highway,
railway, downtown and vegetation reserve. This equipment is one revolution to the method of
traditional underground pipeline excavation construction. Since entered engineering construction
market, it has achieved good social and economic benefites with increasing attention in a short
time in view of unique feature and advantage on technology, especially the advantage of lowing
impact and damage to urban traffic and environment as well as improveing efficiency and
lowing cost.
Horizontal directional drilling of transmission and control mainly using hydraulic
technology, therefore hydraulic system performance will have a direct impact on the machinery's
performance. This paper examines the present state and development trend under contrast