液压凿岩台车钻臂结构优化设计分析

孙长海

摘要：在隧道开挖时一般采取的是隧道挖掘机和钻爆法，在实施工作中需要利用特制的刀具进行周边沿试的掘进一次来形成隧道。钻爆法施工是通过钻面孔的爆破方法做好科学的断面调整从而形成隧道，为了使钻臂能够达到理想的状态，在实际工作中需要加强对液压凿岩台车钻臂结构优化的重视程度，考虑不同的生产需要。本文论述了液压凿岩台车钻臂结构优化设计的策略。

关键词：液压凿岩;台车钻臂;钻臂结构;优化设计

一、凿岩台车钻臂系统的概述

在进行结构优化时，要加强对系统特点的深入分析和研究，从而为后续工作科学实施奠定坚实的基础。在实际实施时钻臂属于凿岩车重要的定位结构，在有限的空间内尽可能地减少和凿岩断面的接触，在实际工作中要采取多个自由关节型的结构，以液压三角支撑为主要的基础来进行日常的操作，同时还可以包含多个自由度关节的转变用于日常的操作，这一结构非常的简单，覆盖面较大，运行速度较快，在实际实施过程中能够快速的进行精准性的定位，比如在三角式支架液压缸推动作用下，能够推动梁上搭载的凿岩机，在俯仰液压缸的作用下，形成一定的角度，垂直于整个断面。这一设备是由底座回转支撑结构等不同的部分而组成的三角时的双支撑，液压缸能够得到良好的支撑作用，同时也可以满足横向和纵向的摆动。这一设备的运动依托于各个液压缸的驱动，在三角式双支撑的驱动下能够实现左右摆动和上下转动之后，再通过液压缸的伸长和收缩功能能够退出后孔位，最大钻孔的距离大概为2000毫米。在回转支撑结构内部可以垂直性的安装液压电机动力驱动系统，这样来可以使设备水平运动或者是在垂直中旋转360度，进一步的完成日常的操作。

在具体应用的过程中要进行科学的调试，防止由于局部故障而导致整个设备使用效率的降低，在调试成功之后要安装伸缩活塞体和回转支撑。在实际工作中，需要进行零部件之间的科学分析，以最终的间隙参数为主，明确最终的结果，输出完善整体的功能。在进行多个零部件分析时，要采取装配间隙检查的方式在完成整體安装之后，要根据间隙检查的功能来了解模型建立的情况之后再根据系统的分析结果，进行全方位的检查。之后根据实际应用情况局部的修复相对应的结构，防止对后续生产产生一定的影响。

二、液压凿岩台车钻臂结构优化设计

（一）整体思路

在进行这一结构设计时，要根据实际的工作情况找到最佳的操作方案之后，再科学的调配输出量和最优值，为后续生产活动效率提高奠定坚实的基础，在实施工作中要先进行解析法，找到目标方程的对应机制之后，再通过极限值的得效的出所需要的最优值，这一方法是利用计算和有线源的分析软件进行减值的，在实际工作中需要根据微分方程的方案进行求解，优化整体的结构设计模式。在一般优化设计时选择的方案要考虑经济性和质量方面的因素，并且做好内外部资源的科学调配最优方案的获取，要选择更多的设计方案进行科学的比较，可以共同的录入到计算机中进行模型的构建。在形状优化工作中，要根据数学规划的方式利用约束函数来确定目标函数的极值，以设计变量为主来进行尺寸结构和材料性能的多方位研究，按照特定的结构空间进行结构模式的约束，之后再完成材料和型号的科学搭配，达到理想化的设计效果。

（二）设计原理

在实际设计时要将问题通过数学表达方式进行全面的整合之后，再根据前期的设计技术条件来求得最终的极限值，考虑不同设备的参数变化情况，选择最佳的工作方案。在约束函数的设计变量管理时，要设定在一定的范围之中，通过连续变动和变量值来确定目标函数，找到最极值进行日常的调整，在计算机求解时，要根据所需要的目标解析函数，通过多个数值点来完善整体的设计方案，并且根据新曲面了解和林曲面之间的距离。当缩小到一定范围时，要进行最优的调节，完善整体的设计模式。

（三）底座的设计

在以往应用过程中可以发现底座有较大的使用空间，并且这一结构体积和重量是比较大的，所要耗费的材料较多，在实际工作中需要根据水平距离做出设计变量的调整，更加科学的选择连接厚度和高度等等，以较大尺寸为主要的变量进行科学的设计，将底座整体作为目标函数考虑质量和体积之间的关系。以改变设计的变量方式来优化整体的体积模式，进一步的求得符合质量的相关数值，底座最大应力要小于结构的使用压力。

结束语：

在进行液压凿岩台车钻臂结构优化中，要结合以往工作时所遇到的突发情况进行科学的调整，保证实际工作强度也要考虑体积和重量方面的关系，将系统结构纳入到计算机平台中进行建模，确定最终的解决方案，使得整个设备的工作能够变得更加灵活，减少在实际生产中的材料消耗量，为设备的发展提供良好的平台以及空间，促进行业的进步以及发展。

参考文献：

[1]董特， 罗红波， 林智秋，等. 液压凿岩台车钻臂结构优化设计[J]. 工具技术， 2020，55（5）：4.

[2]郝亮. 全液压凿岩台车钻臂的有限元分析及优化设计[D]. 石家庄铁道大学， 2014.