GUI的钻机动力头齿轮动态优化设计.pdf

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1、第42卷第10期探矿工程(岩土钻掘工程)Vo1．42No．102015年10月ExplorationEngineering(Rock＆SoilDrillingandTunneling)Oct．2015：45—49基于Matlab／GUI的钻机动力头齿轮动态优化设计罗华(1．中煤科S-集团重庆研究院有限公司，重庆400039；2．瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037)摘要：煤矿用全液压钻机动力头主要采用液压驱动和齿轮传动相结合的方式，其中，齿轮传动的振动烈度直接影响着动力头的输出能力，

2、成为了设计中必须考虑的重要问题。以ZYWL一2600R型松软煤层螺旋钻机为研究对象，在齿轮副的单自由度扭转振动模型基础上，以啮合线上的振动加速度为优化目标，建立了动力头齿轮副的动态优化设计模型，并借助Matlab优化工具箱和GUI工具开发了优化设计程序的图形界面，求解了齿轮振动最小的宏观设计参数，为钻机“高速”动力头的动态优化设计提供了参考。结果表明，优化后齿轮副的时变啮合刚度显著提高，有效改善了齿轮传动的振动特性。关键词：钻机动力头；齿轮副；动态优化设计；Matlab；GUI中图分类号：P634．3

3、文献标识码：A文章编号：1672—7428(2015)10—0045—05DynamicOptimizationDesignofthePower-headGearsUesdinDrillingRigBasedonMatlab／GUI／LUOHua(1．ChinaCoalTechnologyEngineeringGroupChongqingResearchInstitute，Chongqing400039，China；2．GasDisasterMoni—totingandEmergencyTechnol

4、ogyNationalKeyLab，Chongqing400037，China)Abstract：Allhydraulicdrillpower—headusedincoalmineismainlycomposedofhydraulicmotorandgearbox，andthevi-brationintensityofgeartransmissiondirectlyaffectstheoutputcapabilityofpower—head．TakeZYWL一2600Rsoftcoalseamspir

5、aldrillastheresearchobject，onthebasisofsingledegreeoffreedomtorsionvibrationmodelofgearpair，thevi—brationaccelerationofmeshinglineasoptimizationobjective，adynamicoptimizationdesignmodelofpower—headgearpairisestablishedandthegraphicalinterfaceoftheoptimi

6、zationprogramisdevelopedwiththehelpofMatlaboptimizationtoolboxandGUItoolstofigureouttheminimummacroscopicdesignparametersofvibration，whichprovidesthereferencetodynamicoptimizationdesignofhighspeeddrillpower—head．Theresultsshowthatthegearmeshstiffnessoft

7、heoptimizedgearpairissignificantlyincreasedaccompaniedwiththeeffectiveimprovementofvibrationcharacteristicsofgeartransmission．Keywords：drillpower—head；gearpair；dynamicoptimizationdesign；Matlab；GU10引言动力头作为全液压钻机的动力输出机构，采用液压驱动和齿轮传动相结合的方式，主要由液压马达、齿轮减速箱和钻杆夹持

8、装置3部分组成¨J。ZYWL一2600R型钻机动力头的结构如图1所示，其设计传递功率为49kW，输出转速180～900r／min，最高输出扭矩2600N·m。其中，齿轮减速箱部分采用单级斜齿轮传动，是动力头设计的关键部分。随着该钻机输出转速和功率的增加，振动和噪声问图1ZYWL一2600R型钻机动力头结构题变得越来越突出，使得动态特性成为了设计中必动态优化设计模型，借助Matlab优化工具箱和GUI须考虑的技术要求。工具开发了齿轮动态优化设计程序的图形界