基于单轨吊的超前支护设备关键技术的分析与研究

发布时间：2019-07-24 09:58

【摘要】：煤矿巷道的支护速度决定着煤炭采掘的效率；巷道的支护质量与井下工作人员的生命安全息息相关。近年来,随着巷道综采工作面机械化程度的提高,相应的巷道支护设备的发展出现了相对滞后的现象。这在影响开采效率的同时,由于巷道支护技术的落后,也增加了井下工作人员的劳动强度。单轨吊作为一种煤矿辅助运输设备,拥有诸多的优良性能：运行不受巷道底部复杂条件的影响；对采掘设备的运作空间影响不大；机动性能好等。本文以单轨吊机车为基础,对其动力装置,承载导向机构以及整体外形重新设计,加装超前支护平台,完成了基于单轨吊的超前支护设备的分析与研究。根据设计思路创建超前支护设备的整体结构二维模型,并对整体结构的各部分功能作出分析；由于单轨吊运行轨道的组装符合一定的规范,包括其在水平及垂直方向的夹角均须满足相应的安全生产要求,故其承载导向装置和机车外形尺寸的设计以此为依据,给出了设备转弯及上下坡的运行特点；对国内煤矿巷道的结构尺寸以及目前常见的超前支护设备作出了分析与总结,并利用建模软件SolidWorks创建了超前支护平台的三维模型；分析了机车驱动机构的驱动原理,建立了驱动装置的三维模型；对驱动轮正压力的提供方式作出了创新型设计；并介绍了常用的保压回路和利用弹簧作为缓冲件的原理；对驱动轮在运动状态下的受力作出了分析,给出了摩阻力偶的形成机理；对驱动正压力进行了计算并验证了驱动轮在一定尺寸下的许用应力；对动力装置的主要零件(马达、液压缸及制动弹簧)做出了选型和设计；并利用SolidWorks建立了制动三维模型；分析了单轨吊常用制动液压回路的原理和局限,介绍了全液压制动的原理；对机车行程制动液压系统作出了创新型设计；利用ANSYS软件对动力装置主要受力件(马达套和制动连接臂)和支护平台进行了材料选择和强度分析,得到等效应力场及合位移等值线云图,完成验证；根据单轨吊特殊的工况,确定设备的整体液压系统的设计思路和设计准则；设计驱动液压系统,对该系统马达正反转回路、平衡回路、缓冲回路以及补油回路的工作原理作出分析；综合全液压制动和单轨吊常用液压制动的优势性能,设计出了改进的行程制动液压系统；设计了支护系统的整体回路并给予了原理说明；对各个系统进行了有机整合,并对系统之间的关联作出了分析说明和可行性分析；根据前期设计,利用SolidWorks软件建立了紧急制动机构的各部件三维模型,并为仿真完成了模型简化和装配；建立了SolidWorks和Adams之间的数据转换；分步完成对制动模型Adams仿真的前期处理；包括工作环境设置,材料定义,约束和力的施加等；通过对模型(单轨)施加变化的驱动力,分析得出紧急制动机构所能提供的制动力的大小,仿真了机车在超速状态下的制动时间和距离,分析了其制动性能。
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353

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本文编号：2518566