基于ANSYS Workbench的4000Nm全液压坑道钻机回转平台优化设计.pdf

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn基于ANSYSWorkbench的4000Nm全液压坑道钻机回转平台优化设计12**杨帅，韩超5（1.合肥工业大学机械工程学院合肥230000；2.宿州市公路管理局砀山公路分局宿州234000）摘要：利用有限元仿真软件ANSYSWorkbench对钻机回转平台进行了有限元仿真分析，验证了平台满足一系列的设计要求，且具有一定的优化空间。运用ANSYSWorkbench的优化模块对回转平台进行优化设计，选择以板厚为设计变量，目标函数设置为平台自身重量。最10终得出了三组最优解，选择了其中最大应力与最小平台

2、质量两个优化目标达到平衡的一组解。使其达到节约板材，减轻自重的目的。关键词：回转平台，ANSYSWorkbench，仿真，优化设计中图分类号：TE92215DesignandOptimizationofSlewingPlatformfor4000NmFullHydraulicTunnelDrillingRigBasedonANSYSWorkbench12YangShuai,HanChao(1.SchoolofMechanicalEngineering,HefeiUniversityofTechnology;202.SuzhouCityHighwayAdminis

3、trationBureauDangshanHighwayBranch)Abstract:ThefiniteelementsimulationsoftwareANSYSWorkbenchisusedtocarryoutthesimulationanalysisoftheslewingplatform.Itisverifiedthattheplatformmeetsthedesignrequirementsandstillhavesomeoptimizationspace.TheoptimizationmoduleofANSYSWorkbenchisusedtoop

4、timizethedesignoftheslewingplatform.Thethicknessoftheplatformischosenasthe25designvariableandtheplatformweightissetastheobjectivefunction.Finally,threesetsofoptimalsolutionsareobtained,andasetofsolutionsisobtained,inwhichtheoptimizationofthemaximumstressandtheminimumplatformqualityis

5、achieved.Sothatitcansavetheplate,reducethepurposeofownweight.Keywords:Slewingplatform,ANSYSWorkbench,Simulation;DesignandOptimization300引言通过多年艰难的发展，我国的坑道钻机技术已经取得了巨大的突破，许多科研院所以及单位对该设备的各个构件进行仿真研究以及优化，但是大多数集中在动力头，钻机液压回路[1~3]35以及整体布局等方面，而对平台的研究比较匮乏。钻机回转平台作为整机的基础部件，承载着上车的质量，同时，采用回转支承方便钻机钻

6、孔过程的快速定位。通常将平台设计成大体积、重吨位结构，以此来保证钻机的稳定性，导致其自身质量较重，是潜在的重要研究与优化对象。因此，对坑道钻机回转平台的研究是非常有必要的。作者简介：杨帅（1992-），男，硕士研究生，主要研究方向：数字化设计与制造通信联系人：韩超（1966-），男，中级工程师,主要研究方向：公路工程机械设备研发.E-mail:18856036850@163.com-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn1全液压坑道钻机回转平台的布局及结构设计40钻机整体建模如图1所示，从图中可以看出钻机的上车部分装有许多零部件，各零

7、部件之间通过液压胶管连接在一起，各个液压回路还配有许多液压元件，操纵台控制回路还配有控制阀等等。因此，如何充分利用有限的平台空间，方便后期装配及维护。为解决这一问题必须对平台设计合理的布局。45图1钻机整体建模结构图Fig.1Drillrigoverallmodelingstructure如图2所示为钻机回转平台的布局图，给进装置的辅助油缸以及多级调角油缸通过销轴安装在回转平台的前部，与主机座安装在同一水平位置，实现主机运行。泵站、油箱以及操纵台安装在同一水平面，方便执行操纵机构。回转支承安装在平台的中间位置的下表面，使50得受力平衡稳定。四角位置预留稳固液压缸

8、的安装台，方便稳固支撑的