液压钻车钻杆自动装卸装置的设计

设计了一种小型液压钻车的自动装卸钻杆装置。该装置利用液压机械手,将钻杆从钻杆库搬运至动力头前,与钻杆夹持装置配合以实现钻杆的自动装卸。机械手能够在钻机导轨上移动位置,不干涉钻机钻进运动,提高了作业效率和安全性。     

单机械手夹持状态下钻杆运移平稳性分析

本文主要针对一种新型的可以保留钻杆旋转自由度的机械手,研究其运移钻杆时的稳定性和安全性是否满足要求。该机械手通过蓄能器提高了停泵保压效果,通过滚轮结构保留了钻杆的旋转自由度。本文建立了机械手的多体动力学模型及配套的液压控制回路,并进行机-液联合仿真分析。在分别改变钻杆直径和液压回路压力的条件下,观察机械手夹紧效果。通过仿真得到了钻杆的夹紧力变化曲线及钻杆重心位置变化曲线,确定了液压系统的许用压力范围,并验证了单机械手夹持状态下钻杆运移平稳性满足要求。     

钻杆输送机械手设计与分析

为简化钻杆输送装置结构,降低钻杆输送装置成本,对钻杆输送过程进行分析,设计出五关节四自由度机械手,并对其结构模型进行简化,建立了D-H坐标系。通过对机械手的正向运动学与逆向运动学的求解,得出了末端抓手的位置、倾角与各构件的运动学关系,为机械手的控制研究提供了依据。     

矿用钻机机械手自动上下钻杆机构的控制方法

为了实现煤矿井下钻机换杆过程自动化,提出了一种矿用钻机自动上下钻杆控制方法,介绍了机械手的结构和控制系统的组成,分析了电液比例控制的PID控制定位技术,用以对机械手各执行机构运动的位移及角度进行精确定位;介绍了钻杆箱存储状态自动识别技术。基于以上技术,该机械手能实现自动上下钻杆,替代人工换杆,降低了工人的劳动强度,提高了钻杆的更换速度。     

钻杆抓取机械手夹持力计算建模研究

由于静力学方法难以满足钻杆抓取机械手设计、优化的理论需求,采用理论力学方法,对机械手夹持力进行了等效简化,得到了力旋量平衡方程。通过对机械手实际工况的分析,求得了等效力的夹持变换矩阵。最终根据夹持点的摩擦锥条件、力旋量平衡方程和夹持变换矩阵,求得了夹持力数学模型。该数学模型为钻杆抓取机械手夹持力的计算、分析和优化奠定了理论基础。     

坑道钻机换杆装置设计

随着自动化技术在煤矿的应用,国内中大型煤矿开始使用自动化坑道钻机进行施工作业。换杆装置作为自动化坑道钻机的重要组成部分,主要作用为抓取钻杆,并与其他部件配合实现钻杆上卸扣,其结构合理性直接影响自动化钻机的使用效果和运行效率。对换杆装置的钻杆平台和换杆机械手进行设计,并对机械手在结构自身重力及钻杆重力下进行有限元仿真分析。结果表明,机械手中心与夹持器中心的偏差满足设计要求,能够保证钻杆准确输送。最终通过样机试验验证了设计及仿真的正确性,为煤矿井下坑道钻机换杆装置设计提供了新的解决方法。     

煤矿井下用自动钻机机械手翻转关节的研究

机械手在自动钻机工作过程中起着抓取送钻杆和释放回收钻杆的作用,是煤矿井下自动钻机减人增效的关键零部件之一,而翻转关节在机械手工作过程中主要起着翻转钻杆的作用,翻转钻杆是机械手工作过程中重要的工序之一。首先在介绍翻转关节的结构和翻转关节的控制的同时,还进行了翻转马达的相关计算,以及关键零部件的有限元分析,最后还进行了井下相关的工业性试验,其结果表明:翻转关节翻转定位精确,翻转过程动作稳定、可靠,无颤现象的发生,从而为煤矿井下自动钻机机械手成功研制奠定了一定的基础。     

煤矿坑道钻探钻杆断裂智能CT检测研究

在煤矿钻杆生产和加工过程中,由于加工、生产、制造等工艺缺陷易造成钻杆自身存在间隙、夹杂、裂纹、缺陷和密度不均匀等质量问题。而在煤矿钻杆在井下钻进过程中,由于钻杆受到复杂钻进外力的影响,通常会因钻杆本身质量问题而造成钻杆发生断裂,进而阻碍正常生产,造成重大经济损失。针对这些问题,采用传统工业CT检测方式,可有效检测出钻杆本体存在的气孔、裂纹、间隙、缺陷等质量问题,进而提高钻杆加工工艺和成品质量。然而,在传统的钻杆CT检测过程中,采用人工装配和卸载钻杆的方法进行上下料,存在检测效率低、收益小、自动化程度弱等缺点,不能满足煤矿设备智能化发展的要求。在此基础上,将智能机器人系统、流水线扫描技术和伺服运动控制引入钻杆工业CT检测系统中,该检测系统主要由图像分析软件、电气控制软件、射线源系统、探测检测系统、运动伺服系统、智能机械手及其控制系统、流水线扫描系统以及安全防护系统等组成。采用上、下2层控制结构,将智能机械手及其控制系统作为从站,将运动伺服系统配置为主站,通过上位机软件控制这些底层系统的运行、动作,实现智能化钻杆CT扫描、断层分析和结构检测等功能。从而,可大幅缩短人工上、下料的时间、增强钻杆检测的效率和检测工艺,保证钻杆装备智能、安全、高效地进行,进而提高钻杆加工、制作等工艺流程,提高钻杆本体质量。     

新产品简介

露天大直径钻车德国扎尔茨吉持机械制造公司最近推出了LB612型钻车,可供石灰石和其它采石场钻凿直径为95～150毫米的炮孔。此钻车的特点是配有可容纳6根钻杆的自动储杆器,每根钻杆长6米,连同钻架上的1根钻杆在内可钻凿深42米、倾角介于65°～90°之间的炮孔。钻架上装配确推进器和滚子链条。可产生120千牛顿的最大压力     

矿用钻杆自动搬运系统设计研究

针对朱家峁煤矿工作条件恶劣、人工换杆强度大等难题,基于机器视觉及工业机器人,设计了钻杆自动搬运系统,对钻杆自动搬运系统组成进行分析,设计了钻杆自动搬运系统的总体结构,对机械手抓取钻杆的受力进行有限元分析;基于MATLAB对机器人抓取钻杆的路径及抓取精度进行仿真。仿真结果表明,该系统可以保证钻杆搬运安全稳定运行。     

掘进机机载钻孔机械手多体动力学分析

为研究机械手在钻孔工作过程中的动力学响应情况,建立机械手的刚柔耦合动力学数学方程,再以有限元法和多体动力学软件为基础,建立机载钻孔机械手的刚柔耦合动力学模型。以钻头工作过程中的随机工作阻力为载荷,研究伸缩臂的大刚度小变形与钻杆的小刚度大变形对机械手的动态性能的影响。通过对比仿真结果可知,钻杆、伸缩臂的柔性变形对钻头的运动精度影响很大,但其对钻头的速度、加速度影响相对较弱。研究结果表明,利用刚柔耦合模型,能够有效模拟机械手在钻孔过程中的动力学响应过程,为机械手的智能控制研究提供依据。     

钻柱振动特性的仿真分析

钻进过程中,钻柱振动是不可避免的,而且钻柱产生振动的原因是多方面的。随着研究的深入,人们不仅认识到钻柱振动对钻井作业产生的负面影响,还认识到利用振动可以得到许多井下信息。运用一根钻杆模型,分析了其在不同工作状况下的振动特性,得到了钻杆在横向、纵向、扭转振动的多阶振型,以及对应的应力应变图。对照振型和应力应变图,联系钻井实践中各种钻柱失效形式,以期从中找出一些振动与钻柱失效的关联,更好地利用振动去解决生产问题。     

螺旋钻采煤机钻头固有特性研究

为了给螺旋钻采煤机钻头的设计及改进提供参考依据,在对钻头的载荷波动频率进行理论分析基础上,采用有限元法对钻头的固有特性进行了仿真研究。提取了钻头的前六阶固有频率和振型,并对其进行分析,分析表明:钻头截割载荷的最高波动频率远低于钻头最小固有频率,该载荷不易激起钻头的共振;钻头各阶振型主要表现为钻头前部端盘和肋板的振动,进行钻头设计时,应提高该部分的刚度和强度;钻头沿垂直于轴线方向的摆动和扭转振型会严重影响钻头的定向钻进性能,设计时应重点避免。     

基于有限元法的钻杆柱纵向振动分析

钻杆的纵向振动对钻杆失效有较大影响。采用ANSYS软件对2000 m以内钻杆柱的纵向振动进行了分析,得到了不同钻具规格、不同钻铤长度、不同钻杆柱长度的固有频率,获得了钻杆柱纵向振动的前五阶固有振型。结果表明,钻杆柱的固有频率受钻杆规格和钻铤长度影响很小,受钻杆柱长度影响较大。     

基于液压与控制技术的机械手的设计与分析

机械手是模仿人的手部动作,并按要求实现自动抓取、搬运等动作的自动装置。机械手可以在恶劣环境中以及单调、频繁的操作中代替人作业,因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置四部分组成,智能机械手还具有感觉系统和智能系统。介绍了工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手,设计了液压回路,对手部材料进行了结构分析,并采用了西门子PLC控制其工作过程。     

基于LabVIEW的潜孔钻机冲击频率采集系统

采用LabVIEW虚拟仪器技术实现了对潜孔钻机冲击频率的实时提取,成功地提取到了某型潜孔钻机开孔冲击频率,为进一步根据冲击频率实现对潜孔钻机的智能控制、冲击性能分析、在线监测、故障诊断等工作提供了参考。整个系统结构简单、性能稳定、信号保真度高,经过实践应用取得了良好的效果。     

隔爆型振动电机地脚螺栓孔钻模设计与分析

根据隔爆型振动电机产品图纸的要求,确定了振动电机地脚螺栓孔钻模的设计方案。采用有限元分析方法,建立了钻模板的三维计算模型,运用ANSYS软件对钻模板的结构进行计算,求出钻模板的最大变形以及变形所处的位置。分析结果显示,钻模板的结构能够有效地保证钻模的精度,不仅提高了振动电机的产品质量和生产效率,而且降低了生产成本,经济效益显著。     

液压钻孔机械手液压系统的MATLAB/Simulink仿真分析

以自行设计的多自由度液压钻孔机械手的液压系统为研究对象,重点研究了机械手钻头夹持部位的阀控液压缸系统,建立了液压系统动态仿真模型。详细介绍了利用Simulink对液压系统的动态特性进行仿真的方法。针对机械手电液伺服系统设计了电液比例伺服控制系统数字校正环节,仿真验证了建模分析的正确性以及PID参数选择的合理性。     

六自由度矿用机械臂的运动学分析

针对所设计的的六自由度矿用机械臂运用D-H方法建立运动学模型,在MATLAB中进行运动学分析;通过蒙特卡洛方法对其进行工作空间分析,得到机械臂工作空间云图;采用三次插值的方法对机械臂进行轨迹规划。结果表明,机械臂参数设计合理,工作空间直观准确,为机械臂进一步优化提供了参考依据。     

钻机钻孔时钻杆振动的有限元分析

基于对钻机钻孔时的工况分析,阐述了钻机主要存在的3种振动形式,并分别建立相应的振动分析模型及方程,然后根据模型运用有限元软件对其进行谐响应分析,从而得出钻杆振动强度与外在激励频率之间的关系,为以后钻机钻进工艺参数设计提供了一些依据。