机械强度可靠性设计在地质钻机设计中的应用研究.pdf

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1、地质·勘察·测绘建材与装饰2016年9月机械强度可靠性设计在地质钻机设计中的应用研究梁庆文（江西省煤田地质局二二七地质队江西南昌330000）摘要：地质钻机的工作环境往往比较复杂，承受的荷载较大，一旦出现机械故障，很容易造成经济损失和人员伤亡，这就给地质钻机的设计提出了更高的要求，需要积极引入机械强度可靠性设计，提升设计的钻机产品可靠性，保证其良好的性能。基于以上，本文从机械强度可靠性设计概述入手，明确了机械强度可靠性设计的原理和具体步骤，之后结合实例着重探讨了机械强度可靠性设计在地质钻机设计中的具体应用，旨在进一步提升地质钻

2、机的设计水平。关键词：机械强度；可靠性设计；地质钻机中图分类号：P634.31文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）39-0214-02前言中需要经过一系列的步骤制定虚拟样机体系，以完整的设计步在当前地质机械设备市场中，订单定制开发设计地质钻机已骤和生产系统反馈来实现设计方案的最优化。以某省地质钻机成为主流趋势，但需要注意的是，终端用户使用地质钻机往往面生产的XDJ-4解体式全液压动力头式岩心钻机为例，该钻机主临着不同工况，使用条件存在着明显差异。而对于地质机械厂来要工况及使用条件为山区和搬迁不便的矿区。说，其

3、需要以客户需求为依据，结合现有钻机产品，对钻机和零2.1准备工作及选型部件总成进行考虑，同时需要对用户提出的使用工况和条件进在设计之初，需要充分考虑钻机的使用工况，对地质造型复行分析，以此来优化和改进研发设计中的相关零件和总成，制定杂情况进行仔细调研，主要调研分析项目包括钻机适应性、施工切实可行的设计方案。就目前来看，许多地质钻机的设计还缺乏效率、施工成本及施工质量等。对现有的钻机设备总成进行比合理性和适用性。本文研究了机械强度可靠性设计在地质钻机对，合理的选择液压马达、钻杆、动力头、液压泵及电动机等相关设计中的应用，通过设计

4、方法的分析和介绍来提出全面兼顾的部件。地质钻机设计理念，旨在为地质钻机设计相关研究和实践提供2.2参数化建模参考。结合以往设计经验，延续对该系列产品布置结构，以终端用1机械强度可靠性设计概述户订单特殊要求为基础，对相关尺寸参数进行修改，以此来保证机械强度可靠性设计指的是需要明确荷载或应力及零件强产品设计能够满足用户需求。在Pro/E中进行完整的分总成三维度的分布规律，在此基础上建立零件强度与应力之间的数学模模型建立，主要包括钻塔总成模型、动力头总成模型及电动机总型，并对失效概率进行有效的控制，从而满足相关设计要求，图1成模型等

5、。如用户要求钻机钻孔为反向动力行程钻孔，则应当将液压管路长度及钻塔顶部夹持器座长度作为此处的变化参数[2]。为机械强度可靠性设计的步骤。2.3离散化设计看离散化是否是针对整个钻机全局设计，以此来确定采用局部离散化方法还是全局离散化方法。例如在钻塔高度修改的过程中，钻塔的组成是十分复杂的，每一个钻塔都包含数量众多的斜撑、横撑及竖撑，而钻塔的刚度及强度会受到每一个撑材料厚度及材料种类的重要影响。图1机械强度可靠性设计原理及步骤2.4有限元分析对于机械强度可靠性设计来说，其目的不仅是要保证系统满将Pro/E中建立的模型导入到ANSY

6、S软件中，事先设定好足可靠性指标及预订功能的规定要求，同时在此基础上还要充边界条件、网格划分及应力加载等相关项目，之后进行迭代分分协调系统的技术性能、时间、成本及重量等各个方面因素，实析。对尺寸参数修改及材料性能等进行计算，之后进行加载分现设计的最优化，保证整个系统设计的可靠性和科学性。析，并确定应力集中点，以此来针对性的进行元件结构的修改或一般来说，机械强度可靠性设计主要包括两种类型：①以零加强，从而提升性能。部件相关可靠性数据为基础，对系统的可靠性进行计算，对几种对于钻机零件静强度可靠性设计来说，其采用概率设计方设计方案进

7、行必选，从而选择最优化设计方案[1]；②以规定的系式，零件应力、尺寸公差及材料性能等都看做是服从正态分布函统可靠性指标为依据，对相关零部件进行可靠性分配，方案比选数的随机变量[3]。应力正态分布曲线与强度正态分布曲线的干涉后选择最优设计方案。区域面积为应力大于强度的失效概率区域，通过概率设计对应2机械强度可靠性设计在地质钻机设计中的应用力s和强度r进行计算和确定，二者干涉大小及可靠度值R的计对于地质钻机设计来说，机械强度可靠性设计在应用的过程算公式如下：·214·2016年9月建材与装饰地质·勘察·测绘R=P（r-s）=1-F

8、以此来提升钻机机械强度可靠度。根据正态分布函数及已知的零件应力和材料强度统计对随（3）在采用冗余设计的过程中，其虽然能够提升可靠度，但也机变量的数学期望值进行计算，可以直接从标准正太分布函数会导致系统复杂性提升，因此在应力集中度较高的区域可以采值表中查取可靠度R值，也可以从表