牙轮钻机钻架机械结构设计开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)
  1. 目的及意义(含国内外研究现状)

    1.1目的及意义

    现阶段,世界上矿物产量的 2/3 是在露天矿开采的,牙轮钻机是采矿的主要设备之一。牙轮钻机在钻孔设备中有独特的优势,钻孔高效和安全可靠等优点使其广泛应用于各种钻孔环境。

    我国对牙轮钻机进行了长时间的探索和研究,先后生产了多款钻机产品,但是不能完全满足国内市场需求,与国外同类产品相比,差距明显。当前国内、外牙轮钻机的发展趋势有:(1)加大钻孔直径,一般认为钻孔直径保持在250~311 mm的范围是合适的;(2)加大轴压力、回转功率和钻机重量,实行强化钻进;(3)采用高钻架长钻杆,减少钻机的辅助作业时间;(4)使钻机一机多用,能钻倾斜炮孔,以满足采矿工艺方面的要求;(5)采取措施,提高牙轮钻头的使用寿命;(6)发展电力传动,采用静态控制驱动交、直流电机;(7)改善司机的劳动条件,增加司机室的舒适程度;(8)提高钻机的自动化水平,全面提高钻机的经济效益;(9)采用PLC-视屏系统,可随时向司机提供运转的各种性能参数。

    牙轮钻机工作装置中,钻架是重要的受力部件,承受着回转小车传递的轴压力和回转扭矩,还承受着回转小车和钻具的冲击和振动。目前,对于钻架的研究主要集中于静力学分析,钻机工作过程中,还会承受复杂变化载荷。为了全面的对钻架结构设计做出合理分析,对钻架静力学和动力学特性进行分析研究就显得十分必要。牙轮钻机工作过程中,钻架是主要的承载装置和导向装置。因此,对于牙轮钻机钻架结构的研究,可以提高钻孔效率和精度,保证钻机的正常工作有重要意义。

    钻架作为牙轮钻机的重要工作装置,主要用于安装加压回转机构、送杆机构和其它辅助机构,保障钻机的正常工作。钻架在工作过程中要承受复杂的载荷,还要受各种冲击和振动,因此钻架结构需要有足够的弯曲强度、良好的扭转强度和一定的抗疲劳能力。

    在本次设计中,以牙轮钻机的钻架为研究对象,对其结构进行分析,再对其进行静力学和动力学等研究分析,验证设计的合理性,为后续的优化设计提供参考。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内牙轮钻机的发展现状

我国是从 20 世纪 70 年代开始研制牙轮钻机,经过不断地改进和淘汰,最后形成了 YZ 和 KY 两大系列,共 12 个型号。

(a)KY250型 (b)YZ55型

图1 国产牙轮钻机

洛阳矿山机械工程研究院在 1991 年设计了全新的 KY250B 型牙轮钻机,该钻机充分吸收了国外的先进技术,在回转小车上采用了加压马达,既可以做到恒速钻进,也可以保证恒压钻进。

衡阳有色冶金机械厂吸收国内外牙轮钻机的技术优势,从上世纪八十年代起,与原东北工学院、原北京钢铁学院等单位合作开发了 YZ 系列牙轮钻机,它包括YZ-55、YZ-35 和 YZ-12 型牙轮钻机。与国外同类产品比较,YZ 系列牙轮钻机性能和使用效果达到了国际同类钻机的水准,YZ-35 型牙轮钻机代表了当时国内最先进牙轮钻机。

国内牙轮钻机技术水平的不断提高,钻机的钻孔效率和性能得到改进,国产牙轮钻机经过从无到有的过程,在某些方面还形成了自己的特色。但是国产牙轮钻机与国外先进牙轮钻机相比,还有明显差距。我国牙轮钻机的设计缺少原创性,需要制定自己的钻机设计准则。

1.2.2国外牙轮钻机的发展现状

牙轮钻机作为一种露天钻孔设备,目前国外生产牙轮钻机的国家主要是美国和俄罗斯。其中,美国生产的牙轮钻机种类最多、技术最先进、生产数量也最多,目前得到了市场的广泛认可。

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