露天頂錘式鉆機(jī)鉆臂結(jié)構(gòu)分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、露天頂錘式鉆機(jī)以其獨(dú)有的鉆孔鑿巖特性在鑿巖設(shè)備市場(chǎng)中占有著重要的位置,頂錘鉆機(jī)不僅鉆孔速度快,而且效率損失很低。國(guó)內(nèi)外目前對(duì)鉆孔效率、鉆機(jī)自動(dòng)化、環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源等要求日益提高,技術(shù)先進(jìn)、性能卓越和環(huán)保低碳的頂錘式鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)外有著廣泛的市場(chǎng)需求。頂錘式鉆機(jī)主要使用環(huán)境為露天礦山,同時(shí)也大面積應(yīng)用于開(kāi)挖建筑基底、電站、公路、港口等基建施工場(chǎng)合。
　　鉆臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性影響著其自身的運(yùn)動(dòng)控制功能,而其工作范圍空間的大小則決定了頂錘鉆機(jī)

2、的工作范圍。工作范圍是判斷頂錘鉆機(jī)整機(jī)性能的重要的運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)之一;鉆臂動(dòng)力學(xué)的特性直接決定著頂錘式鉆機(jī)的整機(jī)工作能力,其對(duì)鉆臂的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和定位控制有重要的意義;所以,對(duì)頂錘式鉆機(jī)的鉆臂主要結(jié)構(gòu)開(kāi)展運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)特性研究推理,并且優(yōu)化鉆臂臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),擁有重要的理論研究意義和廣泛的應(yīng)用前景。本文將結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況,對(duì)頂錘式鉆機(jī)的鉆臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了如下分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　首先根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)好了鉆臂的三維實(shí)體模型。參照機(jī)器人學(xué)中的

3、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)分析理論以及動(dòng)力分析理論,使用D-H方法和牛頓-歐拉方法創(chuàng)建起鉆臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)基本方程、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)方程。然后進(jìn)行利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論對(duì)鉆臂整體進(jìn)行了分析,完成了鉆臂基礎(chǔ)理論研究,并繪制了鉆臂的工作范圍空間。
　　其次結(jié)合NX和ADMAS建立起鉆機(jī)的虛擬樣機(jī)模型,對(duì)鉆機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析。利用ANSYS計(jì)算軟件對(duì)鉆臂整體以及關(guān)鍵零部件進(jìn)行分析計(jì)算。通過(guò)分析計(jì)算鉆臂的各種工況,校核了鉆臂及其關(guān)鍵零部件在特殊工況下的強(qiáng)度指