牙轮钻机送杆机构动力学仿真研究

发布时间：2017-09-30 19:02

  本文关键词：牙轮钻机送杆机构动力学仿真研究

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【摘要】：牙轮钻机是露天采矿设备的重要成员,其钻孔效率直接影响采矿产量。送杆机构作为牙轮钻机钻架的组成部分,主要用于送取接卸钻杆,保障钻机的正常作业。送杆机构的工作贯穿牙轮钻机钻孔开始前、钻孔过程中、钻孔结束后的整个过程,因此,针对不同型号的牙轮钻机选取不同形式的送杆机构,并确保送杆机构主要受力部件具有足够的强度和刚度,对于提高牙轮钻机整体的工作效率意义深远。本文结合课题要求,对送杆机构的主要受力部件上、下送杆臂进行了研究,本文的主要内容如下:1.对牙轮钻机的主要组成部分,以及常用送杆机构的工作原理进行了对比分析,并根据所研究机型,结合不同送杆机构的优劣势和适用范围,选取合理的送杆机构作为研究对象。2.根据牙轮钻机钻架的结构要求,在钻架内对所选送杆机构进行关键参数设计以及空间布置,并建立三维模型。其中主要包括:钻架的结构改进、钻杆架体有效长度的确定、上与下送杆臂长度参数的确定以及液压油缸的选取等。3.利用ADAMS软件创建送杆机构多刚体动力学模型并进行仿真,对仿真结果进行分析,提取上、下送杆臂最大受力时刻数据。使用有限元软件rkbencho WANSYS对上、下送杆臂进行强度与刚度的计算分析,并校核计算结果。4.利用ANSYS软件与ADAMS软件建立送杆机构的刚柔耦合动力学仿真模型。首先,采用有限元软件ANSYS创建上、下送杆臂的有限元模型,导出模态中性文件(mnf.文件);然后,将模态中性文件导进ADAMS软件中进行刚柔耦合仿真分析,并导出仿真后的载荷文件(.lod文件);最后,将载荷文件导入到ANSYS软件中,查看上、下送杆臂最大应力和变形随时间的变化情况,并根据分析结果提出改进措施。
【关键词】：牙轮钻机 送杆机构 送杆臂 强度 变形
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD422.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外牙轮钻机研究现状与发展12-14
• 1.2.1 国内牙轮钻机发展现状12-13
• 1.2.2 国外牙轮钻机发展现状13-14
• 1.2.3 牙轮钻机的发展趋势14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 牙轮钻机送杆机构的研究及选型16-24
• 2.1 牙轮钻机送杆机构的主要类型及原理16-18
• 2.2 牙轮钻机送杆机构的选型依据18-19
• 2.3 平行四连杆式送杆机构的组成19-20
• 2.4 平行四连杆式送杆机构接卸钻杆过程20-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 送杆机构在钻架中的空间布置及建模24-38
• 3.1 钻架结构优化与改进24-26
• 3.2 钻杆架体关键参数的确定26-29
• 3.2.1 牙轮钻机钻杆的选择26
• 3.2.2 钻杆架体有效长度的确定26-27
• 3.2.3 钻杆架体其它结构参数的确定27-29
• 3.3 上、下送杆臂参数的确定29-31
• 3.4 液压油缸的选择依据31-35
• 3.4.1 液压油缸最大受力计算32-33
• 3.4.2 液压油缸的运动行程计算33-35
• 3.4.3 液压油缸的选取35
• 3.5 送杆机构在钻架中的空间布置35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 送杆机构动力学仿真及分析38-66
• 4.1 送杆机构刚体动力学建模38-40
• 4.1.1 送杆机构模型导入ADAMS/View38-39
• 4.1.2 仿真模型约束条件的施加39-40
• 4.2 不同工况下送杆机构的运动分析40-51
• 4.2.1 工况一：工作时载钻杆送杆机构运动及分析40-46
• 4.2.2 工况二：工作时不载钻杆送杆机构运动及分析46-49
• 4.2.3 工况三：不工作时送杆机构随钻架起落运动及分析49-51
• 4.3 不同工况送杆臂强度与刚度分析51-59
• 4.3.1 工况一：载钻杆工作时送杆臂强度与刚度分析51-54
• 4.3.2 工况二：不载钻杆工作时送杆臂强度与刚度分析54-57
• 4.3.3 工况三：不工作随钻架回落时送杆臂强度与刚度分析57-59
• 4.4 送杆机构送杆臂的模态与载荷频谱分析59-65
• 4.4.1 上送杆臂的模态与载荷频谱分析60-62
• 4.4.2 下送杆臂的模态与载荷频谱分析62-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 上、下送杆臂刚柔耦合仿真及分析66-86
• 5.1 送杆机构刚柔耦合动力学模型建立66-73
• 5.1.1 柔性体的创建方法与选择66-68
• 5.1.2 有限元模型的建立68-71
• 5.1.3 刚柔耦合模型的建立71-73
• 5.2 刚柔耦合动力学仿真过程及结果分析73-85
• 5.2.1 上送杆臂的应力及变形情况研究73-79
• 5.2.2 下送杆臂的应力及变形情况研究79-85
• 5.3 本章小结85-86
• 第6章 总结与展望86-88
• 6.1 总结86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-92
• 作者简介及科研经历92-94
• 致谢94

【参考文献】

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本文编号：949850