4000Nm全液压坑道钻机主机及回转平台的设计及其优化

发布时间：2018-11-16 21:09

【摘要】：4000Nm全液压坑道钻机是一款针对狭窄巷道所设计的钻机装备,主要适应于中深孔的瓦斯抽采、探放水以及顶底板注浆等钻孔施工作业。本文对此类坑道钻机的主机以及回转平台做了相关研究分析,旨在对坑道钻机的发展有一定的帮助。本文从理论出发,先对全液压钻机组成结构进行分析,然后对所研究的主机及回转平台进行设计选型。运用三维绘图软件SolidWorks对主机及回转平台进行建模,并绘制整机模型图。分析钻机的工作情况,选取钻进作业与起拔作业两种典型工况对关键部件进行载荷分析,建立数学模型。通过代入不同工况下的参数值,计算出拖板及回转平台在两种工况下的受力情况。利用有限元仿真软件ANSYS Workbench分别对拖板及回转平台进行了静力学及模态仿真分析,验证了关键部件满足设计要求,且仍有一定的优化空间。运用ANSYS Workbench的优化模块对回转平台进行优化设计,选择以板厚为设计变量,目标函数设置为平台自身重量。最终得出了三组最优解,选择了其中最大应力与最小平台质量两个优化目标达到平衡的一组解,优化后的平台质量上减少了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%.
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD402

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本文编号：2336646