【摘 要】
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随着我国基础设施建设范围的扩展,锚杆钻机在各个领域的应用不断增加,基础施工方法的改进等,对锚杆钻机的需求逐渐增加,尤其是多功能、高性能的锚护一体机。变幅机构作为锚护一体机的主要工作部件,在动力头到达指定位置、角度进行打锚作业以及临时支护装置支护作业中起到了至关重要的作用。基于国外的锚杆支护设备结构尺寸较大不符合我国小断面煤矿巷道使用,国内的锚杆支护设备或多或少存在着支护作业慢、可靠性差、受底板情况
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随着我国基础设施建设范围的扩展,锚杆钻机在各个领域的应用不断增加,基础施工方法的改进等,对锚杆钻机的需求逐渐增加,尤其是多功能、高性能的锚护一体机。变幅机构作为锚护一体机的主要工作部件,在动力头到达指定位置、角度进行打锚作业以及临时支护装置支护作业中起到了至关重要的作用。基于国外的锚杆支护设备结构尺寸较大不符合我国小断面煤矿巷道使用,国内的锚杆支护设备或多或少存在着支护作业慢、可靠性差、受底板情况约束严重等问题,设计出一种适用于中小型巷道支护作业的新型锚护一体机,对整机进行结构上设计,分析并建立变幅机构运动学方程,通过ADAMS软件对样机动态特性进行分析及变幅机构优化设计方法等,主要工作内容如下:根据设计方案建立新型锚护一体机各结构装置三维模型。详细阐述各部分结构组成及工作原理,整机总体设计思路及标准件的选型,据整机不同机构工作流程的先后顺序依次对各结构运行情况进行描述。采用D-H法对变幅机构进行研究,介绍D-H法中动件在空间中的移动、转动矩阵方程的含义,并引入本机变幅机构运动情况。分析本机变幅机构工作过程的主要参数,建立变幅机构运动学方程,最后以样机实际运动情况对方程进行验证。对锚护一体机变幅机构进行动力学仿真的分析,变幅机构运动主要包括临时支护装置动臂和顶架的直线运动以及转动、钻臂与钻架的偏转和转动。在ADAMS软件中建立整机虚拟样机模型,添加材料属性、约束、驱动等参数完成仿真前处理工作。对样机进行机构运动学、动力学分析,从而得到机构各部件、关键铰点位移、速度、加速度以及受力、力矩等关键性参数的运动、动力学参数,得到机构各部件运动规律和关键连接铰点受力曲线,对结果进行分析。以临时支护装置变幅机构作为研究对象,对顶架变幅机构、动臂变幅机构进行数学模型的建立,建立运动学方程。推导出液压油缸力臂随动臂变幅角度之间的变化关系方程并验证,得到机构各铰点间距离变化关系,并通过Matlab优化工具箱对动臂变幅机构三铰点在空间中的位置距离进行优化,减少变幅油缸在工作过程中的最大受力,整机各变幅机构都可根据该方法进行结构分析和优化。图[77]表[8]参[82]
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