自动化地质钻机移摆管系统是一种用于地质钻机自动装卸钻杆的工作装置,可实现钻杆的自动夹取、移摆与升降、对中和上卸扣等动作,是实现自动化钻井、提高钻探效率和安全性、降低劳动强度不可或缺的装备,解决目前我国仍用人工上卸钻杆的现状问题。本文研究新研移摆管系统工作装备的动力学特性,目的是提高移摆管系统工作效率和安全性,具有工程应用背景和科学研究价值。本文以新研移摆管系统工作装置机械结构和液压系统为研究对象,建立了移摆管系统的多刚体动力学模型,揭示了自动上卸钻杆的复合运动关系,进一步提高了移摆管系统的轨迹实时控制能力。采用SolidWorks Motion、AMEsim和Adams三种软件进行仿真,以SolidWorks Motion仿真结果指导AMEsim边界参数设置;建立了以AMEsim为主,与Adams实时联合仿真平台;利用机电液联合仿真平台,对移摆管液压系统的工作压力、流量和消耗功率等参数进行分析与研究,阐述复合动作流量分配关系,结果表明影响系统流量饱和的主要执行元件是液压油缸,为新研移摆管系统工作装置提供理论与试验依据。本文同时对现有地质钻机进行电液改造升级,加装对应传感器和电液比例阀模块,可实现自动化远程控制钻机,配合移摆管系统自动完成钻杆螺扣装卸,进一步提升移摆管系统工作效率。在钻机动力头马达上加装缓冲补油阀组,减少钻杆对液压马达的反扭冲击;并提出缓冲补油阀组中溢流阀选型和压力设置要求,要求溢流阀固有频率不低于20 Hz,压力设置为工作压力的1.25倍。并差异化对比有无缓冲阀组和有无补油管路对动力头马达的影响。本文针对卷扬系统发生多次失速故障,从现场反馈和卷扬系统液压原理入手,分析故障产生原因,通过AMEsim软件建立液压卷扬系统仿真模型,得出诱发失速的关键因素和参数。仿真结果显示,卷扬负载急剧变化、油液粘度过低、马达提升侧单向溢流安全阀开启后无法关闭和下放侧补油不足都将引发卷扬系统失速。根据仿真分析结果,液压马达提升侧单向溢流安全阀开启压力应大于该侧最大稳定压力的1.9倍。该研究为液压卷扬系统优化设计和故障诊断提供依据。本文以钻机液压系统实测数据验证仿真模型的正确性,并解决了流量计单向测试问题,保证了试验实测数据的连续性。