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设计计算

潜孔钻机工作装置有限元分析

FiniteElementAnalysisofWorkingDeviceofDTHDrillingRig

汤 亮  肖志谋  周 权  朱东阳

（中联重科股份有限公司，湖南长沙410219）

摘要：某型潜孔钻机工作装置是钻机的主要承载部件，而钻臂是工作装置中的关键子部件。钻孔定位

作业前，钻臂承受拉伸、压缩、扭转等载荷，受力情况复杂。通过对钻机进行工况分析，得到各种典

型工况下的受力状态，再利用Abaqus进行有限原分析，得到钻臂应力、位移分布情况和模态分析结

果，校核钻臂是否满足各种极限工况下的强度和刚度要求。通过计算，钻臂结构强度和刚度满足实际

工程需要，不会出现疲劳安全隐患。

关键词：潜孔钻机；工作装置；有限元分析

中图分类号：TN93文献标志码：A

0 引 言臂俯仰油缸和推进梁俯仰油缸，钻臂与油缸通过销轴连接。

潜孔钻机是利用钻入孔底的冲击器和钻头对岩石进行钻孔作业前，通过调整油缸行程间接控制钻臂的工作角度来

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冲击破碎的钻孔机械，广泛用于采矿作业和爆破。与常见实现推进梁的钻孔定位，此时钻臂主要承受推进系统的自重。

的凿岩机相比，潜孔钻机具有钻孔深，钻孔直径大，钻孔效钻孔作业时，因推进梁系统与地面接触，此时钻臂主要承受

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率高，适应范围广等特点，是当前通用的大型凿岩设备。冲击钻孔的反作用力，故钻臂必须满足作业强度和刚度要求。

一体式潜孔钻机的钻臂是钻机的关键承载部件，钻孔定位和

作业时，受力情况复杂，为保证钻机能连续正常作业，设计

时需对钻臂进行有限元受力模拟分析，保证满足实际工程需

要。

1 潜孔钻机工作原理与钻臂结构

1.1 工作原理

图1 钻臂结构

潜孔钻机具有独立的推进、回转和冲击机构，利用冲

击器与钻头对岩石进行冲击破碎。潜孔钻机的作业主要由推2 工 况

进机构、回转机构、冲击机构、补偿机构和控制手柄等来完2.1 工况分析

成。钻机工作时，推进、回转机构使钻具连续推进、回转，某型潜孔钻机基本性能参数如表所示。

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并使钻头始终与孔底岩石接触。同时，钻杆与钻头之间的冲表1  Z某型潜孔钻机基本性能参数

击器，其活塞在气压的作用下，产生对钻头及使岩石受挤压性能参数参数数值

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