【摘要】：4000Nm全液壓坑道鉆機(jī)是一款針對(duì)狹窄巷道所設(shè)計(jì)的鉆機(jī)裝備,主要適應(yīng)于中深孔的瓦斯抽采、探放水以及頂?shù)装遄{等鉆孔施工作業(yè)。本文對(duì)此類坑道鉆機(jī)的主機(jī)以及回轉(zhuǎn)平臺(tái)做了相關(guān)研究分析,旨在對(duì)坑道鉆機(jī)的發(fā)展有一定的幫助。本文從理論出發(fā),先對(duì)全液壓鉆機(jī)組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,然后對(duì)所研究的主機(jī)及回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。運(yùn)用三維繪圖軟件SolidWorks對(duì)主機(jī)及回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行建模,并繪制整機(jī)模型圖。分析鉆機(jī)的工作情況,選取鉆進(jìn)作業(yè)與起拔作業(yè)兩種典型工況對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行載荷分析,建立數(shù)學(xué)模型。通過代入不同工況下的參數(shù)值,計(jì)算出拖板及回轉(zhuǎn)平臺(tái)在兩種工況下的受力情況。利用有限元仿真軟件ANSYS Workbench分別對(duì)拖板及回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行了靜力學(xué)及模態(tài)仿真分析,驗(yàn)證了關(guān)鍵部件滿足設(shè)計(jì)要求,且仍有一定的優(yōu)化空間。運(yùn)用ANSYS Workbench的優(yōu)化模塊對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇以板厚為設(shè)計(jì)變量,目標(biāo)函數(shù)設(shè)置為平臺(tái)自身重量。最終得出了三組最優(yōu)解,選擇了其中最大應(yīng)力與最小平臺(tái)質(zhì)量兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)達(dá)到平衡的一組解,優(yōu)化后的平臺(tái)質(zhì)量上減少了14%。
[Abstract]:4000Nm fully hydraulic tunnel drill is a drilling rig equipment designed for narrow roadway, which is mainly suitable for drilling construction of gas drainage, water exploration and grouting of roof and bottom plate in medium and deep hole. In this paper, the main engine and the rotary platform of this kind of tunnel drilling rig are studied and analyzed in order to be helpful to the development of the tunnel drilling rig. Based on the theory, the structure of the hydraulic drilling rig is analyzed firstly, and then the main engine and the rotary platform are designed and selected. Using 3D drawing software SolidWorks to model the main engine and the rotary platform, and draw the whole machine model diagram. This paper analyzes the working condition of drilling rig, selects two typical working conditions of drilling operation and drawing operation to analyze the load of key parts, and establishes the mathematical model. By adding the parameter values under different working conditions, the stress of the trailing plate and the rotary platform under the two working conditions is calculated. The finite element simulation software ANSYS Workbench is used to analyze the statics and modal simulation of the trailers and the rotary platform respectively. The results show that the key components meet the design requirements and there is still some room for optimization. The optimization module of ANSYS Workbench is used to optimize the design of the rotary platform. The thickness of the plate is chosen as the design variable and the objective function is set as the weight of the platform itself. Finally, three groups of optimal solutions are obtained, in which the maximum stress and the minimum platform mass are balanced, and the quality of the optimized platform is reduced by 14%.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD402

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