前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的新型實驗鉆機行走平臺設計探析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：為減輕實驗鉆機整機重量、增強鉆機移動的靈活性，對行走平臺進行了優化設計，最大程度地減小行走平臺的外形尺寸和質量。通過理論分析，計算行走平臺的行走能力。通過液壓仿真，模擬鉆機的行走及爬坡工況。

關鍵詞：行走平臺；理論計算；行走工況；爬坡工況

0引言

煤礦坑道鉆機是保障煤礦安全生產的關鍵設備之一，由于煤礦巷道空間尺寸有限，鉆機在井下施工時受到各種約束，增加了工人的勞動強度，且影響施工效率。對鉆機進行電控化升級，提高鉆機自動化水平是解決這一問題的有效手段。為保障安全，電控化鉆機在投入使用前，需要搭建一個實驗平臺進行技術可行性驗證。

1實驗鉆機行走平臺模型建立

實驗鉆機作為新技術載體，只在地面進行驗證，為保證靈活性及移動搬遷方便，在滿足使用要求的前提下，要盡可能減小實驗鉆機行走平臺的外形尺寸及質量。本文選用橡膠履帶，其具有重量輕、噪聲低、振動小、接地比壓小、對路面損傷小等優點。采用NX軟件對行走平臺進行三維建模，模型如圖1所示。

2理論計算

行走平臺上的泵站、主機、閥組等零部件以及膠管、液壓油總質量0.8t，行走平臺的焊接車體質量0.29t，橡膠履帶質量0.4t。鉆機泵站為行走平臺提供恒定流量14.2L/min，行走馬達最大工作壓力14MPa。為保證履帶既有足夠的驅動力，又不會發生打滑現象，履帶驅動力Fk需滿足以下條件：fG≤Fk=2Tkηirk≤（0.7~0.9）G（1）Fk≥Wz=GμβL4B（2）履帶驅動輪扭矩Tk=12πpkqkixηmηj（3）式中f———履帶滾動阻力因數，取f＝0.10；G———鉆機自重，取G=14.60kN；ηi———履帶行走機構效率，取ηi＝0.90；rk———履帶驅動輪節圓半徑，取rk=0.19m；Wz———鉆機原地轉彎阻力，kN；μ———履帶與地面的摩擦因數，取μ=0.60；β———轉彎時履帶板側邊刮地的附加阻力因數，取β=1.15；L———履帶輪距，取L＝0.85m；B———履帶軌距，取B=0.70m；pk———履帶馬達的工作壓力，MPa；qk———履帶馬達的排量，取qk=16.1mL/r；ix———履帶馬達的傳動比，取ix=39；ηm———履帶馬達的機械效率，取ηm=0.97；ηj———履帶減速器的效率，取ηj＝0.96。由式（1）~式（3）得出履帶驅動力Fk=8.82kN，且滿足式（1）、式（2），即履帶驅動力滿足使用要求。履帶行走速度vk=2πrknk（4）履帶驅動輪轉速nk=1000Qkηvqkix（5）式中Qk———履帶馬達的流量，Qk=7.1L/min；ηv———履帶馬達的容積效率，取ηv=0.98。由式（4）~式（5）得出履帶行走速度vk＝0.79km/h。

3仿真模型的建立

在維持鉆機性能的前提下，簡化行走平臺液壓系統模型，并采用AMESim元件庫中的模塊對液壓系統進行搭建，搭建后的仿真模型如圖2所示。根據現場環境及鉆機實際重量，經過理論分析計算，施加在行走平臺單側驅動輪上的最大轉矩為931.10Nm。鉆機主要有行走、爬坡2種工況，針對這2種工況分別進行動態仿真分析。

4行走工況仿真結果

實驗鉆機在水平地面行走時，設置行走平臺負載轉矩為931.10Nm，將仿真時間設為4s，為方便分析，設定泵開啟和行走換向閥換向同時進行，運行仿真模型，得到泵、馬達流量輸出對比曲線如圖3所示，泵出口、行走馬達壓力對比曲線如圖4所示。由圖3、圖4可知，液壓泵站為實驗鉆機提供恒定流量14.2L/min，0~0.3s泵站提供的液壓油經管路流向行走馬達，0.5s后，馬達流量趨于穩定；開機瞬間泵出口壓力波動較大，泵受到一定的沖擊，行走馬達壓力持續升高，壓力達到一定值后鉆機開始行走，1s后行走平臺馬達驅動力和阻力達到平衡，鉆機勻速行駛。

5爬坡工況仿真結果

實驗鉆機進入爬坡工況時，假定鉆機啟動后勻速行駛5s進入坡度為15°的斜坡，爬坡工況模擬持續15s，仿真時間設置為20s。參數設置時，在5s后給實驗鉆機添加0~16400N的斜坡阻力，運行仿真模型，得到行走馬達進口壓力變化曲線如圖5所示。由圖5可知，0~5s鉆機由靜止狀態啟動隨后勻速行駛，行走馬達進口壓力在0~0.5s持續上升，0.5s后保持穩定，5s時鉆機開始爬坡，行走馬達進口壓力出現波動，隨后壓力平穩上升直到最大值。

6結語

本文對實驗鉆機行走平臺進行了優化設計，采用橡膠履帶，在滿足使用要求的前提下，極大提高了鉆機的靈活性；通過理論計算分析行走平臺的行走能力，最后通過液壓系統仿真分析模擬了實驗鉆機的行走及爬坡工況。

作者:趙雪鋒 單位:中煤科工集團西安研究院有限公司