【摘 要】
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由于矿用手持钻机用于煤矿井下及周围介质中有甲烷、煤尘等爆炸性混合气体的环境中,从安全角度考虑,煤电钻存在安全隐患;风煤钻钻孔能力小,且体积大,噪声大,工作产生灰尘大,
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由于矿用手持钻机用于煤矿井下及周围介质中有甲烷、煤尘等爆炸性混合气体的环境中,从安全角度考虑,煤电钻存在安全隐患;风煤钻钻孔能力小,且体积大,噪声大,工作产生灰尘大,工作环境恶劣,人工操作风煤钻较为困难。针对以上问题,本论文设计了一种新型手持式矿用钻机设备,该设备以静力平衡液压马达作为动力源,使用行星齿轮轮系增大转速,利用钻头的切割性能进行煤岩石的钻孔。本文对钻机进行主体结构设计及尺寸计算,并设计钻机的整体液压回路,合理布置马达和行星轮系的结构;对马达的主要零件参数进行设计计算,选择行星齿轮的配齿数以及变位系数,校核齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度。对静力平衡液压马达的部分重要零件进行受力以及运动分析,并计算分析马达的流量特性,对曲轴的0初始角度时的受力进行分析,并校核此时曲轴的强度,由于曲轴最主要受到周期旋转的弯矩的作用,所以主要是疲劳强度的校核;对活塞的位移、速度、加速度进行分析,对钻机整体的机械效率进行了计算。建立钻机液压回路,利用液压回路的流量关系使用可压缩流体连续方程推导出流量数学关系,同时对钻机输出端使用扭矩平衡建立数学关系,使用拉氏变换求解液压回路传递函数以及钻机扭矩传递函数。借助Matlab中的Simulink模块建立仿真模型,研究静力平衡液压马达的扭矩特性。用三维建模软件SolidWorks建立钻机的三维模型,使用Ansys中的workbench模块对曲轴零件进行网格划分,并完成曲轴的模态分析,研究曲轴的低阶固有频率,以及振型。防止液压马达曲轴传动发生共振导致疲劳破坏。
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