CL102型凿岩台车稳定性研究.pdf

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1、z霏杠械第48卷I第1期总第519期许峰，江亚男，张龙中铁岩锋成都科技有限公司摘要I针对自主研制的CLl02型凿岩台车展开稳定性研究，提出基于稳定角的凿岩台车稳定性评估方法，根据空间几何理论实现了凿岩台车稳定角解析解的推导，并给出了评估限值。针对CLl02型凿岩台车的稳定性分析表明：在行驶状态下，凿岩台车稳定性满足设计要求，考虑驾驶舒适性给出了该型凿石台车的坡道行驶限值和转向规定；根据凿岩台车钻孔作业时的稳定性计算结果得到了钻臂的工作许用角度限值。基于稳定角的稳定性评估方法简明直观，也可以推广应

2、用于其他工程车辆的稳定性分析。关键词：隧道施工；凿岩台车；稳定性；稳定角目前，我国隧道施工的主要方法仍然是钻爆法，凿岩台车作为掘进工序机械化作业的主要设备，一旦发生倾翻事故将造成巨大的经济财产损失，威胁施工人员的人身安全。凿岩台车的稳定性是反映其使用性能优劣的重要方面，开展凿岩台车稳定性研究，有利于了解凿石台车抗纵向和横向倾覆的性能，设置合理的工作条件限值，保障设备服役安全。早期研究者在工程车辆稳定性领域开展了大量研究：伏志和[1】讨论了轮式工程车辆转向时导致的偏心对车辆行驶稳定性的影响，分析时

3、引入了稳定性系数的概念；蔡婷婷等[Zl对基于稳定度的装载机评估方法进行了详细的研究和计算，分析了基于稳定比的稳定性评估方法的不足；曲俊娜脚基于轮式装载机四自由度动力学模型和自主搭建的车辆倾翻试验平台对铰接式工程车辆动态侧倾稳定性进行了研究；赵家宏等141采用合力轨迹圆法对挖掘机的作业稳定性进行了计算，该方法包含了各倾翻线围成的区域，可简化计算工况；刘辉等[51通过建立履带式挖掘机的虚拟样机模型，分析了设备行走于复杂路面时的振动特性和受力情况；赵云亮等【6】建立了随车起重机倾翻稳定力学模型，实现了

4、基于该模型的稳定性软件编制，并对某型随车起重机的倾翻稳定系数分布规律进行了研究；张肇伟IF]研究了整机抗倾覆稳定性对履带式起重机起升性能的影响，推导了抗倾覆稳定性计算表达式，并实现了软件编制；罗春雷等刚通过建立整车动力学模型，分析了大型履带式液压凿岩台车行驶和原地转向时的稳定性和振动特性。目前，工程车辆稳定性研究主要是针对装载机，针对凿岩台车的稳定性研究还处于起作者简介：许峰(1982一)，男，江苏灌云人，工程师，硕士，研究方向：隧道工程机械设计与研发。2们71f工霰缸械f25试验·研究Test

5、andReasearch步阶段，尚未形成有效的评估方法和标准。基于此，本文探讨了凿岩台车稳定性评估方法，并将其应用于CLl02型凿岩台车的稳定性研究。1稳定性指标定义及准则凿岩台车稳定角物理含义明确，据此确定的服役条件限值较为直观，设备操作人员可直接根据规定限值对现场雾磐爹，?／弋ⅡI(a)纵向环境进行评估，避免冒进作业。其中，稳定角定义如下：稳定角：凿岩台车倾翻线所在竖直面与倾翻线和等效质心形成的平面的夹角称为稳定角，记为纵向a、横向口，如图1所示。稳定角限定了凿岩台车行驶或停放在坡道上不发生

6、倾翻和侧滑的最大坡度角，其值越大，凿岩台车的稳定性越好。图1稳定角示意图稳定性准则【10】：凿岩台车的设计和制造应保证其在正常使用条件下的稳定性，如运输、移位行走、驻车和钻孔等，保证没有倾翻和陷落的危险。凿岩台车稳定性准则规定，任意方向的稳定角需满足：在移位行走时应不小于10。，在其他任何情况下应不小于50。2CLl02型凿岩台车稳定角计算原理稳定角计算的关键在于结构等效质心和倾翻线的确定。CLl02型凿岩台车为轮胎自行式设备，后车桥上安装有摆动桥，凿岩工作时通过液压缸支腿支撑于地面，其在行驶和

7、工作状态的倾翻线为：(1)行驶状态：纵向倾翻线为同一轮对两车轮接地点连线；受摆动桥的影响，其横向失稳分为一级失稳和二级失稳，其中一级失稳倾翻线为摆动桥水平中心铰与前侧轮低侧接地点的连线，二级失稳倾翻线为同侧两车轮接地中心的连线。横向一级失稳将使驾驶员感到不适，但整车距离倾翻仍有一定的安全角，二级失稳将导致整车发26I工稚缸械J跏1(b)横向生倾翻事故。(2)工作状态：纵向倾翻线为前端两支腿接地点连线，横向倾翻线为侧向两支腿接地点连线。根据凿岩台车倾翻线和质心位置的空间几何关系可推导稳定角计算解析

8、式。以凿岩台车行驶状态的横向稳定性为例，在凿岩台车后车桥中心点处建立凿岩台车局部坐标系Eo-xyz，xy平面与凿岩台车所处地面平行，从而凿岩台车4个接地点、摆动桥铰接点和质心的坐标为A(翱，yA，翻)、B(xB，Ya，ZB)、C(石c，Yc，zc)、D(菇D，Yo，幻)、E(xE，yE，z￡)、以善P，Yp，。P)。图2所示为凿岩台车横向一级失稳临界状态示意图。凿岩台车置于倾斜度为J91的斜坡，重心位置为P点，横向一级倾翻线为AE，其在坡面上的投影与坡底线夹角为口，E为摆动桥中心铰接点，F为前车