复杂条件下新型锚固钻机系统振动特性分析 - 任泽; 毛君; 谢苗; 张鸿宇; 卢进南; 李玉岐; 刘治翔 (煤炭学报, 2023)
TD353%TD42; 针对煤矿井下掘锚比失衡问题,提出一种新型掘支锚平行作业机组,可对复杂地质条件下的巷道断面形状、煤岩属性及顶底板不平整性具有高适应性,通过搭载多姿态新型锚固钻机系统,实现掘锚同步并行快速作业模式;考虑掘锚作业空间位置关系、锚固断面形状尺寸及锚固作业耦合振动影响等因素,提出一种锚固钻机系统钻进抑振装置,采用"顶天立地"式稳定支撑形式,减少锚固钻机群组系统在同步作业时相邻系统耦合振动影响;考虑锚固钻机群组为多质量块、多自由度系统构成,提出一种基于复杂地形工况下机组变姿作业状态振动传递模型图,利用有限元分析软件Abaqus模拟钻进不同岩石属性工况,分析可得到不同煤层条件下钻杆的推进阻力变化规律;为求得锚固钻机系统关键部件在抑振装置作用下其刚度变化规律,基于材料力学中变形协调等方法求解横梁伸出不同长度及油缸支腿伸出/缩回状态的刚度变化范围;通过数值分析软件Matlab对上述锚固钻机系统动力学模型进行求解,得到在左右横梁伸出及支腿伸出与缩回等不同工况条件下钻机群组本体振动参数,分析可知钻机支腿对于减缓锚固机组横滚振动效果十分显著.通过进行锚固系统样机试验分析,验证锚固钻机系统支腿抑振效果满足要求,通过提高锚固系统稳定性可为锚固自动定位、钻孔成孔质量等方面的研究提供一定的理论基础.