順層瓦斯抽采鉆機多自由度變幅機構(gòu)的設(shè)計及分析.pdf

1、我國煤礦井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及配套裝備經(jīng)過多年的發(fā)展，取得了長足的進步。目前，中硬煤層抽采鉆孔的施工技術(shù)基本滿足了煤礦生產(chǎn)需要，但松軟突出煤層瓦斯抽采鉆孔施工仍存在很多問題，嚴重制約了煤礦安全高效生產(chǎn)?？諝馓坠茔@進技術(shù)具有護孔和鉆孔分段鉆進的特點，可以有效降低成孔難度和減少孔內(nèi)事故，是松軟煤層鉆進技術(shù)的發(fā)展方向?？諝馓坠茔@機作為主要鉆進設(shè)備，將為空氣套管鉆進工藝技術(shù)提供設(shè)備保障。
　　變幅機構(gòu)作為空氣套管鉆機的一個重要部件，在

2、鉆機上起到改變工作機構(gòu)方位和傾角的作用。研究多自由度變幅機構(gòu)對研制高性能鉆機意義重大。
　　本文針對現(xiàn)有瓦斯抽采鉆機變幅機構(gòu)普遍存在操作繁瑣、調(diào)角調(diào)幅范圍有限、自動化程度低、需耗費大量人力等問題，研制一種操作簡單、自動化程度高、省時省力的多自由度變幅機構(gòu)，從而滿足鉆機多角度的施工要求，減少鉆進時方位和傾角調(diào)節(jié)的輔助時間，提高鉆機的性能，提升鉆機在實際施工中的效率。
　　本文通過分析常見工程鉆機和坑道鉆機變幅機構(gòu)的工作原理及機

3、構(gòu)特點，得出了幾種典型變幅機構(gòu)的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上，確定了多自由度變幅機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計了多自由度變幅機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，并對其結(jié)構(gòu)進行了自由度的計算及工作原理分析。通過三維建模及虛擬裝配對變幅機構(gòu)幾種極限角度進行了動作模擬，對多自由度變幅機構(gòu)建立力學(xué)模型，運用MATLAB軟件描述了兩組調(diào)角油缸及鉸接點的受力狀態(tài)，得出受力變化曲面圖。對變幅機構(gòu)關(guān)鍵零部件大臂和托架在極限工況下的應(yīng)力和變形進行了有限元分析，結(jié)果表明大臂和托架的設(shè)計滿足要求。建立