履带式钻机升降与倾角调节机构的研究

摘要

升降与倾角调节机构作为钻机的关键部件，主要用于调节钻机施工瓦斯抽采孔时的开孔高度和倾角。目前钻机升降与倾角调节机构普遍存在着调节功能单一、调节范围有限及不能自动调节等弊端，这严重影响钻机的施工效率。因此，本文设计一种应用于履带式钻机的升降与倾角调节机构，使机构具有实现自动调节钻机大范围的开孔高度和倾角的功能，并应用有限元法对机构进行全面的静态分析，对机构运动学进行理论研究与仿真分析。主要研究内容有：
　　1.介绍ZYWL-3200S型双履带钻机的结构组成和主要技术参数，并将其主要技术参数作为机构的设计依据，确定机构总体设计方案：包括机构结构布局、工作原理和升降与倾角调节方式等，设计机构液压系统，进行机构的结构设计，并对机构关键结构件校核计算。
　　2.建立机构的有限元模型，对机构在非工作状况、水平起拔钻杆工况和垂直起拔钻杆工况三个不同的极限状态下，进行有限元分析，通过分析机构整体和局部的应力和位移变化，对机构结构设计静强度进行校核验证。
　　3.应用运动学分析理论和方法对机构进行运动学分析。建立机构的运动模型，以D-H法建立机构坐标系，求解其运动学方程，代入具体结构参数，并应用软件Matlab求解其工作空间；应用仿真软件ADAMS对机构进行运动仿真，验证机构调节动作的可行性，对机构调节动作过程的干涉碰撞问题进行检测。
　　4.为验证机构结构的设计合理性和性能的可靠实现性，以ZYWL-3200S型双履带钻机为载体平台，分别进行机构样机性能测试和煤矿井下工业性试验：包括钻机空载时机构升降与倾角调节的单动作加载试验和钻机施工瓦斯抽采孔的试验，记录机构可调升降高度和倾角变化数据以及钻机钻孔施工的工业性试验数据。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究现状

1.3 课题研究意义及工作内容

第二章 机构设计研究

2.1 引言

2.2方案确定

2.3工作原理

2.4液压系统设计

2.5结构设计

2.6 本章小结

第三章 机构有限元分析

3.1引言

3.2模型建立

3.3 有限元分析

3.4本章小结

第四章 机构运动学分析

4.1运动学方程建立

4.2 机构工作空间求解

4.3 机构运动学仿真分析

4.4 机构干涉检测

4.5 本章小结

第五章 机构实验研究

5.1样机性能测试

5.2 井下工业性试验

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表论文

附录