摘要：为减少煤矿坑道钻机施工人员劳动强度,保障作业安全,设计了多自由度机械臂,分析了该机械臂的主要结构和工作原理,得到了各部件的基本运动参数,研究了抓手体的位姿、速度与各部件运动学参数之间的关系,利用Matlab软件仿真得到了抓手体的作业范围,同时对比研究了采用依次驱动和同步驱动方式下抓手体的运动轨迹。结果表明:采用同步驱动方式能够使抓手体的运行速度和加速度曲线更平滑,运行工况更趋于平稳,此时抓手体运动的速度和加速度最大值仅分别为347 mm/s、55 mm/s2,能够有效降低抓手体的速度和加速度峰值以及减少波动次数。研究结果为多自由度机械臂在坑道钻机的现场施工使用提供了理论基础。

摘要：基于双臂切缝钻机的工况需求,创新研制出一款满足多方位、大角度施工需求的多变幅机构。通过对双臂切缝钻机多变幅机构的总体结构进行设计,并采用有限元分析软件对关键部件进行动态仿真分析,仿真结果表明关键部件设计合理;另外对双臂切缝钻机进行了型式试验,试验表明性能参数达到了设计要求,并具有良好的多自由度调节性能。研究成果为无煤柱开采方法的关键装备提供了可靠的多变幅机构。

摘要：预钻式岩体剪切测量系统可以测量矿山原位岩体的内摩擦角和黏聚力,与传统室内试验和现场测试相比,该测试方法可以最大限度保持岩体本质状态,方便快捷获取测试数据。首先阐述了系统整体设计思路,并成功研制出预钻式原位岩体剪切仪设备,搭建了数据采集存储软件平台;其次,基于剪切仪的工作原理,通过配套完整的测量系统试验装置,制定了试验数据处理方法和试验步骤;最后为验证系统方法的工程适用性,对测量系统进行了标定试验,并在混凝土平台进行了岩体侵入试验与剪切试验。剪切试验结果与室内直剪试验相比,内摩擦角小24.77%~41.33%,黏聚力小13.11%~32.84%。针对试验结果的差异性,从仪器设备和试验方式进行了分析,指出试验误差主要来源于设备剪切加载方式的变化和岩体直剪试验方法的不同。研究结果为矿山原位岩体力学参数的准确测量提供了新的思路和方法,也为后续系统的改进设计提供借鉴参考。

摘要：基于弓状结构及楔形刀具侵入岩体特性,研制出一款适用于原位岩体抗剪强度测量的新型预钻式原位岩体剪切仪。对预钻式原位岩体剪切仪的总体结构进行了设计,采用有限元分析软件对关键部件进行了仿真分析,仿真结果表明关键部件设计合理;对剪切仪进行了标定试验,并在浇筑的混凝土平台进行现场试验,试验表明性能参数达到了设计要求,并具有良好的原位测试性能。

摘要：为研究煤矿井下液压钻机的振动特性,指导钻机优化设计和状态监测,以ZDY6500LQ型全液压动力头式钻机为研究对象,进行了整机振动测试与分析。根据钻机工作原理得出主要激振源,以低速高转矩运行状态为例,计算了该状态主要部件激振频率。基于振动测试原理,确定了试验方案,结合钻机综合性能检测平台搭建了振动测试系统。在空载、低速高转矩和高速低转矩3种工作状态下对钻机的8个主要位置进行了振动测试。应用频域分析方法,将测试数据转化为对应频谱,分析了低速高转矩状态下主要激振源引起的钻机振动特性;应用1/3倍频程方法,对比分析了3种工作状态下钻机8个测点位置的振动总量,以及前后、左右、上下3个方向加速度均方根值的变化规律。结果表明:钻机在低速高转矩状态下,动力头减速箱和泵站柱塞泵是最大激振源;振动频率高于100 Hz时,对钻机整机振动影响较大。在钻机动力头位置,低速高转矩负载使减速器箱体振动总量较空载减少3.11%~7.27%,高速低转矩状态下振动总量较空载增加5~6倍;除动力头外,钻机空载状态下各测点振动最小,拖板、导轨、卡板振动与负载成正相关,低速高转矩状态下振动总量是空载状态的2~5倍;钻机在低速高转矩状态下整机有效功率大于50%,能耗较低。研究结果为优化钻机结构,提升钻探施工安全及可靠性提供了参考。

摘要：针对自动化钻机钻杆仓储存的钻杆数量有限,工人装填钻杆劳动强度大、换杆效率低的问题,设计了一款自动化钻机辅助连续换杆装置。介绍了总体设计思路、关键结构设计及装置的工作原理。装置移动灵活、安全性好、工作可靠,无需人工进行装填钻杆,最大限度的解放劳动力,缩短了作业辅助时间,提高钻机的换杆效率。

摘要：针对大功率自动化定向钻机配套钻杆质量大、钻杆仓储存钻杆数量有限、工人装填钻杆劳动强度大、作业效率低的问题,研制了一款移动灵活、携杆量大、巷道适应性强、上/卸钻杆效率高的ZY45LK型自动化连续换杆车,并对换杆车的钻杆箱、上杆装置、操作台等关键技术及工作流程进行了研究。结果表明,换杆车结构设计合理,电液控制系统稳定可靠,大幅提高了大功率自动化定向钻机连续上/卸钻杆的施工效率,为进一步提高钻探装备的自动化、智能化水平提供可靠的装备保障。

摘要：为有效减少掘进工作面的水害事故,基于掘进工作面探放水钻探施工要求和分体式钻机存在问题,研制了ZDY2-3200LF型双臂窄体分体式履带钻机。介绍了钻机的总体设计思路、结构组成及液压系统特点。该分体式履带钻机加工、装配、调试完成后在国家安全生产检测检验中心钻机性能试验台上进行了负载性能测试,试验表明,钻机结构设计合理、性能稳定可靠,各项技术指标达到设计要求,为提高巷道掘进速度、保证安全生产提供了强有力的装备支撑。

摘要：为研究全液压钻机多变幅机构的可靠性、安全性,确定瞬时冲击激振力作用下多变幅机构动态响应的衰减特性,基于模态分析理论,通过ABAQUS有限元分析软件,以ZDY2-3200LF全液压钻机的多变幅机构为研究对象,获得其固有频率和各阶振型,并在此基础上,以全液压钻机的最大给进力作为多变幅机构的瞬时冲击激振力,获得其应力和位移的动态响应曲线。研究结果为多变幅机构的优化设计提供依据,对其他全液压钻机多变幅机构的优化设计也具有参考价值。

摘要：为减小摆动机构的重量,在保证其使用寿命前提下,以钻机的多变幅机构中的摆动机构为研究对象,采用基于Python语言的二次开发技术建立摆动机构的参数化模型,对其进行静力学仿真,获得其变形和应力参数。并在此基础上,以摆动机构的变形和应力为设计变量,以轻量化为优化目标,通过拓扑优化实现模型重建,运用动力学仿真对比优化前后的固有频率。研究结果为摆动机构的优化设计提供依据,对其他全液压钻机摆动机构的优化设计也具有参考价值。