锚固钻机力学特性分析及参数优化设计

作     者：巩永春 孙晓虎 李伟东 汪义龙 马晓强 谢苗 张鸿宇 刘治翔 李玉岐 GONG Yongchun;SUN Xiaohu;LI Weidong;WANG Yilong;MA Xiaoqiang;XIE Miao;ZHANG Hongyu;LIU Zhixiang;LI Yuqi

作者机构：庆阳新庄煤业有限公司新庄煤矿甘肃庆阳745203 华能煤炭技术研究有限公司北京100070 辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 

基　　金：国家自然科学基金项目(51874158 51904142) 

出 版 物：《煤炭工程》 (Coal Engineering)

年 卷 期：2023年第55卷第7期

页      码：126-132页

摘      要：为保证巷道快速掘进系统的安全、稳定、高效进行,钻机锚固单元的结构强度及设计合理性至关重要;首先根据实际工况条件,构建锚固单元钻进过程力学模型,得到钻杆钻进阻力及阻力矩相互关系;利用Ansys对锚固单元结构强度进行可靠性分析,验证结构设计合理性;通过构建钻进过程钻杆振动学模型,利用Abaqus分析锚固单元在有预应力下的模态规律,与Matlab联合求解钻进过程横向振动位移、速度及加速度,验证钻杆钻进不同岩层时,其速度、加速度可作为判别煤岩属性的数值特征;利用DesignExploer优化模块对锚固单元结构进行优化,优化后的锚固单元在保证应力、形变及共振频率皆满足要求情况下,质量降低了6.24%,实现了锚固单元结构的优化;通过锚固钻进相似试验验证,可得到优化后的锚固部件满足强度要求;钻进不同围岩时,锚固钻进钻杆振动响应明显,该结论可作为煤岩识别的理论基础,为实现自动锚固提供先行条件。

主 题 词：巷道掘进 钻机 锚固单元 横向振动 数值模拟 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

D　O　I：10.11799/ce202307021

馆 藏 号：203122672...