矿用液压钻车钻杆自动装卸系统研究

摘要

矿用液压钻车是一种以高压液体为动力，在煤矿生产时进行深孔钻探、瓦斯探测和隧道地质探测的凿岩设备。目前市场上的液压钻车在功能上基本可以满足生产需求，但在更换钻杆方面仍有很大的改进空间。矿用液压钻车钻杆自动装卸系统是液压钻车的辅助设备，可以自动进行钻杆的装卸，减轻工人的劳动强度。本文对液压钻车的钻杆自动装卸系统进行研究，主要工作如下：
　　本文阐述了液压钻车的结构特点和工作特性，针对深孔钻探过程中，换杆效率低下的问题，设计了一种液压钻车钻杆自动装卸系统，可实现钻杆自动装卸功能，特别适合在井下施工的液压钻车使用。
　　结合装置的工作原理和结构特点，对装置进行了运动分析，确定了换杆装置的运动过程，机械手的翻转角度和速度，滑动板的行程范围等，根据分析结果，计算出装置各构件之间的位置关系及基本尺寸。对装置进行了动力分析，包括机械手夹紧液压缸的驱动力计算和机械手翻转液压缸输出扭矩的计算。在对机械手夹紧液压缸进行动力分析时，针对装置在换杆过程中，机械手翻转不同角度时手爪的受力情况进行了分析，确定出危险位置，计算出夹紧装置的驱动力。
　　根据装置的负载情况，对两个液压缸进行了设计，对复位装置的拉簧刚度进行了计算。用工程设计软件 Pro/E设计了整个装置的三维结构实体模型，并利用有限元分析软件HyperWorks对装置进行了有限元分析。
　　本文从装置的工作原理、运动及动力分析、工程结构设计、强度分析这四个主要方面对矿用液压钻车钻杆自动装卸系统进行了设计研究，所设计的装置可实现钻杆的自动装卸。整个装置原理简单、功能完备、结构紧凑、操作方便，具有推广应用价值。

目录

第1章 绪论

1.1前言

1.2液压凿岩设备的发展历程及发展趋势

1.3我国钻杆自动装卸系统的研究现状

1.4课题来源和研究意义

1.5论文的主要研究内容

第2章 钻杆自动装卸系统的结构设计

2.1液压钻车的技术要求

2.2液压钻车的介绍

2.3钻机支架的设计

2.4钻杆自动装卸系统的设计要求及设计思路

2.5钻杆自动装卸系统的设计方案

2.6钻杆自动装卸系统的工作过程

2.7矿用液压钻车的整体结构

2.8本章小结

第3章 钻杆自动装卸系统的运动和动力分析

3.1滑动板的运动分析

3.2机械手手爪的运动

3.3机械手手臂的运动

3.4主要构件尺寸的确定

3.5机械手手臂的动力分析

3.6机械手手爪动力分析

3.7本章小结

第4章 工程结构设计

4.1液压缸的设计

4.2复位弹簧的选则

4.3三维结构设计

4.4本章小结

第5章 机械手的强度分析

5.1有限元分析软件HyperWorks简介

5.2分析前处理

5.3分析结果

5.4本章小结

第6章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果