针对自动钻机给进位置控制精度低,影响自动上扣和卸扣成功率,进而影响自动钻机全自动施工流畅性的问题,利用AMESim建立自动钻机给进位置伺服系统动态仿真模型,详细介绍模型参数设置方法,并通过仿真结果验证模型的正确性。然后采用控制变量法仿真分析各器件和参数对给进位置伺服系统动态误差的影响程度,并根据仿真结果、综合成本与实施可行性,优化伺服系统液压与电控设计参数,提高自动钻机给进位置控制精度。最后在神东煤炭集团石圪台煤矿进行了现场试验,结果表明:优化后的自动钻机自动上扣和卸扣成功率由之前的92%提高到了98%,极大地提高了自动钻机全自动施工流畅性。

双夹持器作为自动钻机关键部件,其加工质量直接影响钻机性能。通过研究双夹持器关键零件加工工艺,整体提升双夹持器的加工质量。经过现场验证,双夹持器安全可靠,满足设计和使用要求。

机械手作为自动钻机核心部件,其装配精度直接影响钻杆是否能够准确到达加接位置,是实现钻杆加接的关键因素。通过对机械手结构、精度进行分析,设计调试工装,优化装配及调试工艺,从而提升装配效率、提高装配质量,保证机械手进入整机总装100%合格,总体提升自动钻机质量。

为了提高ZYWL-4000SY自动钻机的使用性能,实现减人增效,需要设计一套能满足1人就可以操作的钻机姿态调节液压系统。根据ZYWL-4000SY自动钻机姿态调节的机械结构,设计了适用于无线遥控操作的姿态调节液压系统,并对关键的机架倾角回转减速器及其驱动马达进行了选型计算和校核计算。通过实验室试验检验了姿态调节液压系统的性能,达到了设计要求。煤矿现场应用证明:该钻机的姿态调节系统在多种工况下能实现单人操作,操作方便、稳定可靠,具有一定的推广应用价值。

通过对自动钻机动力头箱体和主动钻杆加工工艺进行研究,提升了零件质量合格率,从而保证了动力头的性能质量,为自动钻机整体质量提升提供了保障。经过验证,动力头质量安全可靠,满足了设计相关要求。

煤矿井下瓦斯抽采钻孔，需要一种自动化、智能化的钻机来代替工人从事高强度、高危险性的工作。通过分析普通回转钻机的钻孔操作，对机械手的动作进行分解，根据机械手的动作和结构原理，设计了机械手的液压系统。通过机械手系统的压力和流量计算，对泵和多路阀等关键液压元件进行了选型。从现场调试实验和工业性实验的效果来看，所设计的液压系统运行稳定，各执行机构反应迅速，动作协调，达到了设计要求。