基于单轨吊的凿岩钻孔设备分析与研究

发布时间：2020-02-18 13:11

【摘要】：巷道的快速高效掘进对煤矿的高效高产有着重要意义,无论是传统的炮掘工作面,还是现代化的综掘工作面,锚杆支护和掘进面凿岩钻孔都是必不可少的一道工序。为了满足煤矿机械化、自动化、高效快速掘进的要求,提高巷道掘进及锚护的自动化水平,更好地适应煤矿井下凿岩和钻孔时遇到的复杂底板环境和工作条件,研究设计一种新型的基于单轨吊的凿岩钻孔设备(简称：单轨吊钻机)。 在结构设计方面,建立了单轨吊钻机的三维模型,重点对多自由度单轨吊钻机机械臂进行结构设计,并使用ANSYS Workbench软件对机械臂的关键零部件进行静力学分析和校核,得到了零部件的应力及变形分布情况。 在运动学方面,运用D-H参数法对单轨吊钻机机械臂进行建模,得到其运动学方程,以及运动学的正解和逆解,利用MATLAB Robotics工具箱建立机械臂模型与巷道之间的关系,得到了机械臂在巷道中的实际工作空间和有效工作空间。 在动力学方面,使用ADAMS动力学仿真软件对单轨吊钻机机械臂动力学特性和整机稳定性进行仿真分析,得到了机械臂各主要驱动油缸在不同运动情况下的力学特性,整机在悬吊情况下的稳定性,以及支撑腿的支撑力学特性。 此外,通过建立刚柔耦合模型,对单轨吊钻机机械臂进行动应力分析,得到在50Hz冲击频率下不同工况的应力最大值、应力集中区域及钻头的振动情况,并进行对比分析。机械臂的谐响应分析得到了单轨吊钻机机械臂在35-70Hz工作频率范围内的振动特点。
【图文】：

巷道支护是掘进工作面的重要工序之一，其主要以棚式支架和锚杆锚索支护为主要形式，，图2为锚杆锚索支护施工图，根据巷道中的具体支护位置，需要在巷道的顶板、两帮和底板的不同位置钻不同深度的错杆孔。锚杆锚索支护施工的主要工序有钻孔、搅拌树脂药卷、安装锚杆和梓紧螺母，其中钻孔和安装锚杆在支护中占用了大部分时间。3

图3 YT系列气动凿岩钻机 图4 MQT系列气动锚杆钻机Fig.3 YT series pneumatic drill Fig.4 MQT series anchor drilling上述的两种小型手动钻孔设备，虽然在煤矿井下应用广泛，但是工人的劳动强度高，工作环境差，钻孔的效率也相对较低。如图5所示的凿岩台车可以通过
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD262.3

【参考文献】

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本文编号：2580719