钻机车架的结构设计

PAGE1钻机车架的结构设计2.1钻机车架支撑主体的结构设计为使设计出的钻机车架更具参考性，本文研究的对象为ZJ10Z系列车载钻机的车架；利用SolidWorks来对现有ZJ10Z系列车载钻机的车架进行三维建模，对其特点进行分析。图2-1车架二维示意图2.1.1钻机车架支撑总体结构设计由于本课题主要研究内容是钻机车架的优化，并且改动车架结构会导致其适配性降低。设计出与原型号不匹配的车架违背课题的初衷。所以车架整体结构设计应尽可能还原原本ZJ10Z系列车载钻机的车架结构，然后对车架部件进行结构上的优化，使之受力更加合理，在强度变化不会太大的情况下质量有所减少。ZJ10Z系列车载钻机的车架特点：ZJ10Z系列车载钻机的车架是钢骨梁柱的笼状结构，其分为主梁和副梁，两根主梁平行放置，副梁则以阶梯型铆接或焊接在主梁之上。首尾横梁是U型槽钢，中间八根梁是矩形截面型钢。图2-2车架实体几何模型2.1.2钻机车架纵梁结构设计在构成车架的主要部件中，纵梁是最重要的承载部件，在钻机上起到重要的承载作用。纵梁通常用低合金钢板冲压而成，断面形状一般为槽型，也有的做成Z字型或箱型等断面。由于钻机车架的承重要求造成其材料一般较厚、尺寸较长（几乎和整车相当）、受力方式较为单一；纵梁的结构一般如图所示，为中空、材料分布均匀的长方体。图2-3车架纵梁实体几何模型2.1.3钻机车架横梁结构设计横梁是车架的重要组成部分，它将左右纵梁连在一起，构成一个完整的车架，并保证车架有足够的扭转刚度和承载性能，以限制纵梁变形和降低某些部位的应力，此外横梁还起着支撑某些总成的作用。车架横梁一般有管状横梁、槽型横梁、鸭嘴横梁、方形横梁等多种形式。钻机车架上的横梁为中空、材料均匀的长方体，两端为半开U型槽，如图2-4、2-5所示。图2-4车架横梁实体几何分析图2-5车架U型槽实体几何模型2.2钻机车架附属机构的结构设计钻机车架顾名思义就是像一座桥梁一样，在桥上面提升和移动重物，它的核心机构就是提升机构和移行机构。提升机构又可以划分为主提升机构和副提升机构，移行机构分为大车和小车移行，通过他们的配合完成钻机车架的提升和横移。2.2.1提升机构的结构设计钻机车架大车的运行机构：电机经过减速器减速，驱动卷筒旋转运动拉动钢丝绳从而组装货物。结构的布置决定设计的钻机车架所能达到的最大工作拉力，根据本次课题的要求设计如下图的起升机构原理图。图2-6起升机构原理简图为了安装维护的方便性，所以设计采用分别驱动，使每个运动机构的动力源分开。根据此工作原理，实现桥式启动功能，按照如下机构简图实现。图2-7主起升机构结构原理图副起升机构是围绕主结构设计展开配合使用的，所以结构类似。采用闭式传动使用双连滑轮组，绳子单层绕的结构。图2-8副起升机构原理简图2.2.2移行机构的结构设计大车的移动行走机构设计方案一般情况下是有两种，一种是传动和集合传动机构，一种是分别传动机构。钻机车架的一般掘进距离长度在15-35m之间的范围值内，可以实现独立传动实现，所以此方案中采用了分别传动机构的方案来实现。本钻机车架采用分别传动的方案如下图所示： 图2-9大车运行机构分别驱动布置简图小车的移动行走机构主要有起升结构，运动运输结构，小车车架结构组成。起升结构适合使用封闭的传动结构，电动机输入轴、减速器，制动器，浮动轴，主动轮之间相互配合实现。小车车架的结构况下适合采用钢制冲压板材成型来实现，相对于以前的小车车架采用的焊接技术而言，整体冲压板材的强度和刚度更好。在掘进载荷5-50T范围值内的双桥梁小车结构，根据一般实际情况可以采用四组车轮支撑，分前后两组车轮，其中一组车轮与驱动系统连接，实现转动，另外一组不再设计驱动的车轮为从动轮，不提供动力源。图为小车运行机构简图:图2-10小车运行机构简图2.3