基于ANSYS Workbench的GDZ-300L型钻机动力头托架优化设计.pdf

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1、2013年第4O卷第7期探矿工程(岩土钻掘工程)93基于ANSYSWorkbench的GDZ一300L型钻机动力头托架优化设计黄晓林，奎中(中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都611734)摘要：采用ANSYSWorkbench对改进后的GDZ一300L型钻机动力头托架进行有限元分析，论证其结构的安全可靠性；利用软件中的Design—XplorerVT多目标优化模块对托架进行优化设计，分析各板件厚度对托架的等效应力、质量大小的影响，在保证结构强度的前提下，得出一组最优方案，达到节省结构耗材，降低制造成本的目的。

2、关键词：动力头托架；ANSYSWorkbench；有限元分析；多目标优化；钻机中图分类号：P634．31文献标识码：A文章编号：1672—7428(2013)07—0093—04OptimizationDesignofPowerHeadBracketofGDZ一300LDrillBasedonANSYSWorkbench／HUANGXiao—lin．KUIZhong(InstituteofExplorationTechnology．CAGS，ChengduSichuan611734，China)Abstract：

3、FiniteelementanalysiswasmadeonthemodifiedpowerheadbracketofGDZ一300LdrillwithANSYSWork—benchtodemonstratethesafetyandreliabilityofthestructure；thepowerheadbracketdesignwasoptimizedbyusingsoft—wareofDesign．XplorerVTmulti—objectiveoptimizationmode1．theinfluenceo

4、feachpanelthicknesstothebracketine—quivalentstressandmassareanalyzed．Onthepremiseofensuringthestructurestrength．asetofoptimalsolutionsareob．tainedtosavestructurematerialandreducemanufacturingcost．Keywords：powerheadbracket；ANSYSWorkbench；finiteelementanalysis；

5、multi．obiectiveoptimization：drill0引言我所研制的地质灾害应急抢险快速成孔钻机(GDZ一300L)完成了第一轮野外生产试验，现针对在试验中一些影响钻进效率的结构尺寸进行改进与优化。其中为了能实现快速加接0273mm套管，需要增加动力头主轴与桅杆间的距离，因此对动力头托架的结构进行优化。动力头与托架的连接铰孔距顶板的距离由98mill变为了168mm，如图1所示。铰孔伸出底板的距离增大，意味着托架承载能力发生了变化，要对托架整体结构进行校核，由于目前还没有较理想的经验公式对此类焊接结

6、构件的强度、刚度进行校核，因此采用CAE软件ANSYSWork-bench对其进行有限元仿真分析，分析托架的刚度、强度等安全稳定性因素。1有限元法校核托架采用ANSYSWorkbench(AWE)对动力头托架进图1托架改进部分的对比行有限元仿真分析。AWE自身具有类似CAD的建1一立板；2一支座块；3一底板；4一顶板；5～连接板模器DesignModeler(DM)，可方便建立分析所需的其支持的CAD系统模型，如它可与Solidworks进行无2D或3D模型；另PbANSYSWorkbench可以识别分析缝对接。

7、为了能方便快速的建立动力头托架的三维收稿日期：2013—06—15基金项目：中国地质调查局地质大调查项目“深厚覆盖层大直径跟管快速钻进工艺应用示范”(12120113097000)作者简介：黄晓林(1987一)，男(汉族)，江西赣州人，中国地质科学院探矿工艺研究所助理工程师，机械工程专业，从事科研工作，四川省成都市郫县现代工业港(北区)港华路139号，515661320@qq．COnl。