凿岩机-岩石模型的延拓分析和实验

作     者：马威 张健 姜鑫 吴文章 

作者机构：北京科技大学资源与安全工程学院 南京宝地梅山产城发展有限公司矿业分公司 北京科技大学机械工程学院 徐州徐工基础工程机械有限公司 

出 版 物：《振动工程学报》 (Journal of Vibration Engineering)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：2022年度江苏省工业和信息产业转型升级专项资金项目(2022C22) 

主　　题：液压凿岩机 岩石模型 延拓 Floquet乘子 

摘      要：介绍了液压凿岩机的原理，将凿岩机钻进岩石的过程，建立成三自由度干摩擦力岩石的物理模型。引入了钻进速率的概念。研究了粘滞和非粘滞模式，解释了这两种运动类型之间的差异。将非线性分段光滑动力系统数学模型的周期轨迹进行分段。利用拟弧长延拓法和Floquet理论，将液压作用力的角频率和振幅作为控制参数，得到稳定周期轨迹和最大钻进速率点。发现了倍周期分岔、鞍结分岔和环面分岔。介绍了液压凿岩机钻凿岩石的数据采集系统，比较了模型和实验测得的活塞的位移和速度。结果表明，为了使凿岩机工作在周期-1轨迹，应该选择角频率的范围为ω6.814，振幅的范围为0.03 a 3.051。实验和模型之间存在很强的相关性，相比于实验，在模型中活塞与钎尾碰撞之前经历了减速，多了一个冲击减速行程。