煤田地质与勘探

作者：曹超, 毛炳权, 张忠海, 常仁齐, 赵继云, 韩静, 黄笛,

关键词：救援车载钻机, 多机构协同, 运动学规划, 机液动力学, 参数匹配, 起下钻机构, 时效优化,

目的在矿山事故救援领域，车载钻机开展地面钻孔作业开辟竖直救生通道最为有效。但受车辆载重限制，需平衡起下钻执行机构驱动速度与稳定性，建立参数优化设计配置体系，充分配置钻孔机构作业能力，是保障救援效率的关键。方法通过构建车载钻机起下钻机构时空多重规划模型，明确了车载钻机关键参数范围和设计流程，按照多执行机构梯形或S形速度曲线分类规划原则，开展了钻机多执行机构时序规划和运动学规划；通过Adams和AMESim构建了双向耦合机液动力学模型，分析了机械系统和液压驱动系统的动态特性，优化了驱动系统参数配置和救援车载钻机主要机构的动态设计参数；构建了包含时序、运动、驱动的全局时效优化设计方法，形成了完整的救援钻机起下钻机构参数设计闭环。结果和结论(1)采用并行作业配置策略，可以将下钻时间和起钻时间分别缩短17.7%和17.5%，各执行机构中最大应力集中于铰接点，运动状态切换时振动与载荷冲击最大。(2)通过动力学迭代优化起下钻机构并行动作时序，使给进油缸执行提升动作时最大应力降低37.76%，翘起油缸执行动力头回落动作时最大应力降低4.66%。(3)起下钻机构样机动作时序测试表明，实际运动时间误差≤5.83%，振动幅值满足约束要求。研究提出的车载救援钻机时效优化设计方法对提升钻孔救援装备能力和效率具有重要意义。

来源：2025年第8期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

查看煤田地质与勘探杂志2025年第8期