動(dòng)力頭是旋挖鉆機的關(guān)鍵部件,其性能好壞與壽命直接影響到旋挖鉆機施工效率及施工安全性。動(dòng)力頭部件中的齒輪傳動(dòng)裝置在工作中主要傳遞低速重載扭矩,而且是交變載荷,齒輪傳動(dòng)裝置疲勞破壞是旋挖鉆機動(dòng)力頭的主要失效方式之一。在設計階段,針對動(dòng)力頭齒輪傳動(dòng)裝置進(jìn)行全壽命虛擬預測,對薄弱模塊進(jìn)行修改,優(yōu)化,可很大程度上延長(cháng)動(dòng)力頭使用壽命。本文以適合于鉆孔深度40m以?xún)?直徑1200mm以?xún)瑞ね翆幼鳂I(yè)的小型旋挖鉆機用動(dòng)力頭為研究對象,開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究:

1）通過(guò)理論計算得到動(dòng)力頭相關(guān)結構參數,構建了動(dòng)力頭的Pro/e三維模型,并進(jìn)行了運動(dòng)學(xué)仿真分析來(lái)驗證模型的正確性;

2）采用ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件,結合動(dòng)力頭標準工況,計算分析了動(dòng)力頭內齒輪傳動(dòng)裝置的受力情況,研究了加載快慢與主動(dòng)輪分布相位角對接觸力的影響,獲得標準工況下齒輪的載荷譜。

3）采用ANSYS分析軟件,結合ADAMS中得到的載荷譜進(jìn)行有限元分析,得出標準工況下齒輪的薄弱部位應力譜。將此應力譜與理論計算應力進(jìn)行比較并提出優(yōu)化意見(jiàn)。

4）采用MSC.Fatigue結合應力譜,模擬標準鉆進(jìn)工況預測齒輪疲勞壽命。通過(guò)研究分析可得以下結論:加載快慢對啟動(dòng)沖擊載荷影響很大;主動(dòng)輪分布相位角對此類(lèi)平行軸齒輪系接觸力影響較大,以呈90°與180°分布時(shí)zui為平穩;動(dòng)力頭齒輪傳動(dòng)裝置的理論計算與仿真分析結果相近,設計基本滿(mǎn)足強度與壽命要求。