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煤矿用液压钻车是一种以高压液体为动力,实现对煤矿井下深孔钻探、探水、探瓦斯的设备。随着煤矿井下瓦斯抽采技术的不断提高,以及煤矿安全生产的需要,现有液压钻车与以前的钻探设备比较起来已有了很大的进步,但是在装卸钻杆方面还有较大的提升空间。自动换杆装置是煤矿用液压钻车的一种辅助设备,能够实现对钻杆的自动装卸,提高钻孔效率,降低工作人员的劳动强度。本文对煤矿用液压钻车自动换杆装置进行研究,主要的工作如下: 本文对现有的矿用液压钻车以及自动换杆装置的工作特性与结构特点进行分析,研制出了一种新型的煤矿用自动换杆液压钻车;并对煤矿用自动换杆液压钻车的辅助设备自动换杆装置进行了设计,能实现对钻杆的自动搬运功能,结构紧凑,具有较好的井下施工性能。 结合液压钻车的整体结构和自动换杆装置的特点,设计自动换杆装置的运动轨迹,根据钻杆的运动轨迹,设计出自动换杆装置各个构件的基本尺寸,并用SolidWorks创建煤矿用液压钻车自动换杆装置的三维模型。 对自动换杆装置进行运动学分析,利用 D-H坐标法建立自动换杆装置的运动学方程,对其进行正向及逆向的运动学分析;对自动换杆装置进行动力学分析,利用拉格朗日法创建自动换杆装置的动力学模型,推导出两个摆角液压缸的扭矩计算公式;对自动换杆装置的三维模型进行简化,利用 Adams进行动力学仿真,得出自动换杆装置的位置、速度、以及力矩曲线图;在此仿真结果的基础上,对工程结构进行选择。 对自动换杆装置机械手的驱动力与夹紧力进行计算,利用有限元分析软件Ansys对自动换杆装置的关键部位进行强度分析,得出形变及应力云图,验证所设计机构的可靠性。 本文对整个自动换杆液压钻车进行设计,根据液压钻车的整体布局以及结构特点,设计出了自动换杆装置,通过对自动换杆装置的研究表明,设计的自动换杆装置能够实现对钻杆的自动装卸,并且结构紧凑、原理简单,既节省了人力,又提高了工作效率。