旋转冲击式液压锚杆钻机设计研究

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锚杆钻机是锚杆支护工艺的基础机具,其性能的优劣直接决定了锚杆支护的速度、效果以及施工劳动强度。随着锚杆支护的广泛应用,研发出更轻便,更高效的新型锚杆钻机变得越来越重要。本文所设计的旋转冲击式液压锚杆钻机从动力机构和破岩方式两个方面来改进锚杆钻机的性能。  首先,论文详细介绍了新型锚杆钻机的结构设计。该锚杆钻机采用新型的液压马达——非圆行星齿轮液压马达来作为动力机构,将该马达体积小,质量轻和可靠性高等诸多优良特性带入到锚杆钻机中使之整机更加轻便可靠。另外此新型锚杆钻机可以实现以旋转冲击的方式进行打锚杆孔作业。论文介绍了新型锚杆钻机的工作原理并对旋转冲击破岩的机理进行了分析,其效果更好,煤岩适应性更广。  其次,论文分析了新型旋转冲击式液压锚杆钻机旋转机构的性能参数以及冲击机构冲击能量的传递特点和几个重要的性能参数,为设计整机的具体参数提供了参照。  然后,利用 ADAMS软件对冲击机构的虚拟样机模型进行了运动学和动力学仿真,得出了冲击头的运动特性曲线,弹簧的变形曲线和曲柄连杆和冲击头套的铰接处受力图。通过对仿真结果的分析,得出了不同的弹簧刚性系数对冲机构冲击效果、能量传递效果及结构受力效果的影响,得出了在设定条件下弹簧的刚性系数最佳取值范围。  最后,论文分析了锚杆钻机旋转冲击作业时钻具的受力特点,并建立了横向振动、扭转振动和轴向振动三种振动形式的力学模型。运用有限元法对锚杆钻机钻具的振动进行分析,得出了五种不同轴径长度尺寸下的固有频率及振型特点,得出锚杆钻机钻具三种不同振型固有频率受尺寸变化的影响。为合理选择钻具尺寸型号或设计锚杆钻机钻进工艺参数提供了参照。
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