現(xiàn)階段中國多數(shù)煤礦已進入深部開采,瓦斯對煤礦安全生產(chǎn)的影響也隨之增大。鉆孔抽采作為煤礦瓦斯災(zāi)害防治的基本技術(shù)手段,仍在廣泛使用。動力頭是全液壓坑道瓦斯抽排鉆機的動力輸出機構(gòu),不僅要滿足煤礦工藝及井下作業(yè)的要求,還應(yīng)具備高效,節(jié)能等特點。為提升ZDY3200S全液壓坑道鉆機的可操作性及其工作性能,本研究對該型號鉆機用動力頭進行了改進設(shè)計,并對動力頭的關(guān)鍵零部件進行了分析。整篇文章的主要研究內(nèi)容包括以下幾方面:為進一步提升ZDY3200S全液壓坑道鉆機用動力頭的性能,首先,分析了現(xiàn)有ZDY3200S全液壓坑道鉆機的結(jié)構(gòu)及工作原理,根據(jù)動力頭的設(shè)計參數(shù)及要求,運用創(chuàng)新設(shè)計理論中的功能分析法,提出了該型號鉆機用動力頭的設(shè)計方案并設(shè)計計算了動力頭關(guān)鍵零部件的尺寸,運用三維建模軟件Pro/E建立了減速箱體、齒輪軸、低速齒輪、楔形卡瓦以及機架的三維實體模型;運用ABAQUS有限元分析軟件對動力頭的支撐部件導(dǎo)軌進行了靜力學(xué)分析,驗證了設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性與可靠性;然后,為準(zhǔn)確分析鉆進過程中新型齒輪的接觸應(yīng)力及變形特點,運用ADAMS動力學(xué)仿真軟件,建立了該減速齒輪對的力學(xué)仿真模型,確定了穩(wěn)定工作過程中齒輪的扭矩以及實際嚙合力,并將此嚙合力作為齒輪嚙合有限元分析模型的負(fù)載,完成了齒輪齒面接觸應(yīng)力的有限元分析,并將分折的結(jié)果與赫茲接觸理論計算的結(jié)果進行對比分析,驗證了有限元計算結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確性;最后,為避免改進設(shè)計后的ZDY3200S全液壓坑道鉆機動力頭的新型齒輪對在鉆進過程中發(fā)生共振損壞,建立了嚙合齒輪對的有限元模態(tài)分析模型,分析了該嚙合齒輪對的前十階固有頻率和振動形式。研究結(jié)果表明,經(jīng)改進設(shè)計后的ZDY3200S全液壓坑道鉆機動力頭的關(guān)鍵部件能夠滿足強度及性能要求,新型齒輪傳動系統(tǒng)的固有頻率錯開了正常工作狀態(tài)下齒輪的最大嚙合頻率。為鉆機動力頭進一步的優(yōu)化設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD712.63
【部分圖文】：

1 緒論1 緒論1.1 研究背景煤炭是我國的重要能源，在我國能源消耗比例約為 67%，極大地影響著國民經(jīng)濟的發(fā)展。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的煤炭產(chǎn)量逐年攀升，2014 年煤炭產(chǎn)量為 38.7億噸，2015 年煤炭產(chǎn)量為 37.5 億噸，2016 年煤炭產(chǎn)量為 33.64 億噸[1]，煤炭產(chǎn)量增幅明顯，為我國的快速發(fā)展提供動力。圖 1.1 為我國的能源消費結(jié)構(gòu)，1990 年我國煤炭消費在能源消費構(gòu)成中所占比例為 76.2%，2002 年下降到 68.0%，但在 2002 年以后，煤炭所占比例又逐年上升，2005 年上升到 70.8%，但在 2013 年又小幅下降到 66.07%。根據(jù)我國的“十三五”發(fā)展報告，到本世紀(jì)中葉，煤炭在我國一次能源結(jié)構(gòu)中所占的比例仍難低于 50%[2]。因此，在未來一段時間內(nèi)，煤炭將繼續(xù)作為我國最重要的能源為國民經(jīng)濟的發(fā)展提供強大的動力。我國能源消費結(jié)構(gòu)中，煤炭的比重遠遠高于其他國家。

1 緒論1 緒論1.1 研究背景煤炭是我國的重要能源，在我國能源消耗比例約為 67%，極大地影響著國民經(jīng)濟的發(fā)展。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的煤炭產(chǎn)量逐年攀升，2014 年煤炭產(chǎn)量為 38.7億噸，2015 年煤炭產(chǎn)量為 37.5 億噸，2016 年煤炭產(chǎn)量為 33.64 億噸[1]，煤炭產(chǎn)量增幅明顯，為我國的快速發(fā)展提供動力。圖 1.1 為我國的能源消費結(jié)構(gòu)，1990 年我國煤炭消費在能源消費構(gòu)成中所占比例為 76.2%，2002 年下降到 68.0%，但在 2002 年以后，煤炭所占比例又逐年上升，2005 年上升到 70.8%，但在 2013 年又小幅下降到 66.07%。根據(jù)我國的“十三五”發(fā)展報告，到本世紀(jì)中葉，煤炭在我國一次能源結(jié)構(gòu)中所占的比例仍難低于 50%[2]。因此，在未來一段時間內(nèi)，煤炭將繼續(xù)作為我國最重要的能源為國民經(jīng)濟的發(fā)展提供強大的動力。我國能源消費結(jié)構(gòu)中，煤炭的比重遠遠高于其他國家。

圖 1.3 我國煤礦事故死亡人數(shù)變化圖 1.4 瓦斯各類事故統(tǒng)計圖年 1 月 4 日，登封市興峪煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故，造成了 5 人死亡。這些事故的發(fā)生帶來了巨大的不良影響。瓦斯事故頻發(fā)，嚴(yán)重制約著煤礦生產(chǎn)和經(jīng)濟效益的提高，給煤礦從業(yè)人員造成了極大的精神和心理壓力。在煤礦開采中，瓦斯抽采是降低煤層瓦斯含量，減少瓦斯災(zāi)害最有效的主要技術(shù)手段。我國煤礦瓦斯抽采技術(shù)大致經(jīng)歷了 4 個發(fā)展階段：一是高透氣性煤層瓦斯抽采階段二是鄰近層卸壓瓦斯抽采階段；三是低透氣性煤層強化抽采瓦斯階段；四是綜合抽采瓦斯階段[4]。實現(xiàn)瓦斯抽排的關(guān)鍵在于抽采鉆孔的施工[5]，目前在煤礦井下使用的瓦斯抽排鉆機發(fā)展遇到了不少問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面，在鉆進瓦斯抽放孔的過程中，經(jīng)常容易遇到噴孔、垮孔、堵孔、卡鉆等問題，難以保證瓦斯抽采的需求[6-7]。動力頭的工作性能在一定程度上影響著鉆機的輸出能力以及成孔率，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)的合理性在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)著重考慮。動力頭是礦用全液壓鉆機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，主要由液壓馬達、減速箱和鉆桿夾持裝置等組成。其主要功能將回轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速通過鉆桿傳遞給孔底鉆頭，實現(xiàn)對巖石或煤層的切削破碎；另一方面，配合給進機構(gòu)完成鉆具的給進和起拔，從而實現(xiàn)鉆孔的延伸[8]。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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3 張磊;彭臘梅;曹道鑫;;煤礦用坑道鉆機矩形滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];煤炭技術(shù);2014年08期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

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3 付煜茗;機電設(shè)備可靠性理論研究與應(yīng)用[D];北京郵電大學(xué);2014年

4 譚浩;小型旋挖鉆機動力頭齒輪傳動裝置虛擬疲勞壽命分析[D];湘潭大學(xué);2011年

5 王波;全液壓車載鉆機動力頭優(yōu)化設(shè)計研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2009年

6 徐順;基于分形理論的齒輪接觸模型的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

7 姚亞峰;全液壓動力頭式鉆機給進系統(tǒng)的分析研究[D];西安科技大學(xué);2005年

8 王清峰;基于可靠性最優(yōu)化的新型鉆機的研究[D];重慶大學(xué);2002年

本文編號：2879259