發(fā)布時間：2020-04-10 09:31

【摘要】：全液壓鑿巖臺車是集機械、液壓及電氣于一體的現(xiàn)代化鑿巖設備,是礦山、隧道及地下工程采用鉆爆法施工的一種重要機具。全液壓鑿巖臺車不僅可以極大地減輕作業(yè)人員的體力勞動,提高鑿巖鉆孔效率,改善施工作業(yè)條件,而且在實際施工過程中更容易實現(xiàn)高效化和自動化。鉆臂是鑿巖臺車最核心的機構,其功能就如同鑿巖臺車的“臂膀”,鑿巖臺車只有通過鉆臂各關節(jié)的運動,才能完成定位、鑿巖等動作。因此為了提高全液壓鑿巖臺車施工的效率、穩(wěn)定性、安全性,對鉆臂的研究勢在必行。本文的主要研究工作如下:(1)在深入研究全液壓鑿巖臺車鉆臂結構及組成的基礎上,依據(jù)某型號全液壓鑿巖臺車鉆臂的設計尺寸,利用Pro/E建立了鉆臂的三維模型,為后續(xù)的分析研究提供了模型基礎。(2)將機器人研究中用到的運動學理論和鉆臂的運動學分析結合起來,提出了一種將坐標系固定在實體上的D-H(Denavit-Hartenberg)法的改進方法——CFDH(Coordinate Fixed Denavit-Hartenberg)法。運用CFDH法建立了全液壓鑿巖臺車鉆臂的運動學方程,并利用MATLAB對鉆臂的有效工作空間進行了求解。鉆臂的運動學分析有利于更深入的了解各運動桿件的位置、方向及各關節(jié)位移之間的關系,是鉆臂動力學分析及優(yōu)化改進的基礎。(3)將鉆臂三維模型導入ADAMS中,經(jīng)過相應處理得到了全液壓鑿巖臺車鉆臂的虛擬樣機。對鉆臂的三個危險工況進行了動力學仿真分析,繪制出各驅動油缸的速度、加速度、受力及各鉸接點反力曲線,得到了鉆臂的動力學性能并為有限元分析提供載荷信息。(4)在ANSYS Workbench中對鉆臂進行結構靜力分析及模態(tài)分析。通過結構靜力分析繪制出鉆臂核心構件的應力分布云圖和位移變形圖,驗證校核了相關構件在危險工況下的強度。在結構靜力分析的基礎上對鉆臂做了模態(tài)分析,得到了鉆臂核心構件的固有頻率值和模態(tài)振型圖,驗證了相關構件在振動載荷下的穩(wěn)定性和安全性,為今后合理有效的避開共振區(qū)提供了依據(jù)。根據(jù)分析結果和實際施工中出現(xiàn)的問題對主臂座及推進梁進行了優(yōu)化改進,提高了鉆臂的可靠性和穩(wěn)定性。
【圖文】：

圖 1.1 某型號全液壓鑿巖臺車臺車研究狀況及發(fā)展趨勢臺車國外發(fā)展狀況人多爾曼在 1920 年研制出第一臺液壓鑿巖機，在 40 年后薩特利夫也研鑿巖機，但是都沒有在市場上形成產(chǎn)品[14]。1970 年的末期，法國塞可款液壓鑿巖機，但是僅用于實驗室內鑿巖。之后，，美國 Gardner Denve MP-14 型的液壓鑿巖機，但是其釬具使用時間過短，不適合推廣應用ntabert 公司研制出一臺型號為 H50 型的液壓鑿巖機，并取得鑿孔 14000此這一實用化的液壓鑿巖機開始了批量生產(chǎn)，并獲得推廣[15]。3 年之co 公司和芬蘭 Tamrock 公司分別研制出了自己獨特系列的鑿巖機。19-蘭德公司研制出 HARD 系列液壓鑿巖機，德國 Krupp 公司研制出 AD[16]。此后，先后又有 1976 年瑞典 LindenAlirmak 公司推出 AD 系列液

2 鉆臂的三維建模.1 鉆臂的組成及其結構鉆臂是鑿巖臺車的定位機構，只有通過鉆臂各關節(jié)間的相互運動，才能實現(xiàn)鑿巖臺位、鑿巖等動作[33]。由于鑿巖臺車施工多在隧道中進行，為了更加靈活的移動并且程度的減少干涉的發(fā)生，鉆臂一般采用多自由度的關節(jié)型結構[34]。本文研究的鉆臂是一個具備大角度、大跨度、高強度的多關節(jié)機械臂，主要通過各壓缸的伸縮來控制鉆臂進行俯仰、擺動及多角度的定位動作。全液壓鑿巖臺車鉆臂的示意圖見圖 2.1 所示，它主要由主臂座、主臂、支臂油缸、隨動油缸、旋轉油缸、俯缸、推進梁、鑿巖機等組成。其中主臂油缸主要控制鉆臂的伸長與縮短，支臂油缸及油缸主要負責鉆臂縱向與橫向的大幅度擺動，俯仰油缸會根據(jù)爆破孔的位置對推進梁巖機進行調整，使鉆臂最終達到精準定位的要求。
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD421.2

【參考文獻】

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本文編號：2622061