陆惠明

(浙江杭钻机械制造股份有限公司，浙江杭州 310020)

基于MATLAB的液压钻机减速器多目标优化设计

陆惠明

(浙江杭钻机械制造股份有限公司，浙江杭州 310020)

介绍了利用MATLAB计算软件对液压钻机减速器优化设计的方法，即在保证其总传动比和承载能力下，以其齿轮中心距最小、齿宽最小为多目标，得到合理的液压钻机减速器参数。经优化后的齿轮比原设计目标值减少4.56%，中心距减少5.94%。

液压钻机;减速器;多目标优化;MATLAB

0 引言

减速器是全液压钻机驱动钻杆回转钻进的一个关键部件，其性能的好坏决定了钻机能否适应钻孔的需要。以往液压钻机减速器的传统设计是按照减速器设计规范进行试凑的方法设计的，其方法要做到最优化的程度，要耗费大量的时间和人力。所以设计的减速器大部分往往体积过大，过于笨重。

ZDY4000型液压钻机减速器是以液压马达为动力，经两级齿轮减速，带动主轴和液压卡盘夹持钻杆作回转运动。本文以该钻机减速器为例，在保证其总传动比和承载能力下，以其齿轮中心距最小、齿宽最小为多目标，利用MATLAB计算软件，对其二级齿轮传动进行参数优化设计。

1 ZDY4000型液压钻机减速器的主要参数

图1为ZDY4000型液压钻机减速器传动原理图。

液压马达输出参数:转矩T=118～552 N·m，转速n=546～2058 r/min，减速器传动比i≈8.4，使用寿命72000 h。传动比允许误差为0.5%。齿轮材料为20CrMnTi，齿轮热处理渗碳淬火，由文献［1］查得，σHlim=1300～1650 MPa，σFE=620～1040 MPa。

图1 ZDY4000型液压钻机减速器传动原理图

2 减速器的优化数学模型

2.1 建立多目标优化设计的数学模型