牙輪鉆機(jī)關(guān)鍵問題的研究.pdf

1、牙輪鉆機(jī)設(shè)計(jì)中迫切需要解決的問題有很多，主要針對其中三個(gè)方面的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究:排碴風(fēng)量的計(jì)算;鉆架靜、動(dòng)態(tài)分析，及鉆架的各鉸點(diǎn)位置的優(yōu)化設(shè)計(jì);牙輪鉆機(jī)總體設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。通過對現(xiàn)行設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行分析，上述的問題研究都不是很完善，因此有必要對這個(gè)三個(gè)問題進(jìn)行研究。
　　排碴風(fēng)量的大小對穿孔速度、鉆頭使用壽命等許多方面都有很大影響。采用氣固兩相流理論和能量原理，并針對有代表性的礦山，對鉆機(jī)在工作工程中排出的巖碴進(jìn)行采樣、測量物理

2、特性，以粒子上升速度、懸浮速度與氣流速度的關(guān)系為基礎(chǔ)，并參考粒子與顆粒群懸浮速度的關(guān)系及鉆孔理論，給出排碴風(fēng)量的計(jì)算式;并利用推導(dǎo)出的計(jì)算式對樣機(jī)的排碴風(fēng)量的進(jìn)行了計(jì)算，將其計(jì)算結(jié)果同鉆孔理論的推薦值和實(shí)驗(yàn)值相比較得到:建議在設(shè)計(jì)中以推導(dǎo)出的排渣風(fēng)量計(jì)算式為主，鉆孔理論推薦的計(jì)算式為輔。
　　在鉆架靜力學(xué)分析中，選擇5種典型工況，采用有限元軟件按空間剛架結(jié)構(gòu)建立鉆架有限元模型，并對鉆架進(jìn)行總體受力分析和強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的校核，由

3、此確定出最不利的計(jì)算工況，減少了設(shè)計(jì)中的計(jì)算量;在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上再對鉆架的進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，為確定動(dòng)載荷系數(shù)提供了依據(jù);針對鉆架的各鉸點(diǎn)位置、起升工況時(shí)放倒的鉆架與水平的夾角以及小車放置的位置進(jìn)行優(yōu)化分析，利用目標(biāo)規(guī)劃法（多目標(biāo)問題優(yōu)化設(shè)計(jì)方法），從鉆架兩個(gè)危險(xiǎn)的工況（非工作狀態(tài)的起升工況和工作狀態(tài)下突然卡鉆工況）出發(fā)，對以上位置進(jìn)行優(yōu)化，找到一組最優(yōu)的位置方案，使鉆架的最大應(yīng)力、最大位移、背拉桿穩(wěn)定性等各個(gè)子目標(biāo)函數(shù)盡可能達(dá)到各自的

4、最合理值，改善了鉆架的受力狀態(tài)。
　　以MATLAB R2011a為平臺，運(yùn)用GUI的可視化技術(shù)，開發(fā)出人機(jī)交互的操作界面。軟件具有安全性、集成性、繼承性、容錯(cuò)性、數(shù)據(jù)一致性、運(yùn)行可靠易維護(hù)等特點(diǎn)。軟件系統(tǒng)功能包括:可按不同方案計(jì)算總體參數(shù)，各個(gè)工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，大型結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、模態(tài)分析、動(dòng)力學(xué)分析以及系統(tǒng)輔助功能（如用戶信息安全保護(hù)及系統(tǒng)管理、智能打印、文件交互存儲(chǔ)、局域網(wǎng)連接、部分自定義設(shè)計(jì)方法的用戶接口等），為總體設(shè)