現(xiàn)階段中國(guó)多數(shù)煤礦已進(jìn)入深部開采,瓦斯對(duì)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(dòng)力頭是全液壓坑道瓦斯抽排鉆機(jī)的動(dòng)力輸出機(jī)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(diǎn)。為提升ZDY3200S全液壓坑道鉆機(jī)的可操作性及其工作性能,本研究對(duì)該型號(hào)鉆機(jī)用動(dòng)力頭進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),并對(duì)動(dòng)力頭的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了分析。整篇文章的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面:為進(jìn)一步提升ZDY3200S全液壓坑道鉆機(jī)用動(dòng)力頭的性能,首先,分析了現(xiàn)有ZDY3200S全液壓坑道鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理,根據(jù)動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)參數(shù)及要求,運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論中的功能分析法,提出了該型號(hào)鉆機(jī)用動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)方案并設(shè)計(jì)計(jì)算了動(dòng)力頭關(guān)鍵零部件的尺寸,運(yùn)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(jī)架的三維實(shí)體模型;運(yùn)用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)動(dòng)力頭的支撐部件導(dǎo)軌進(jìn)行了靜力學(xué)分析,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性與可靠性;然后,為準(zhǔn)確分析鉆進(jìn)過(guò)程中新型齒輪的接觸應(yīng)力及變形特點(diǎn),運(yùn)用ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件,建立了該減速齒輪對(duì)的力學(xué)仿真模型,確定了穩(wěn)定工作過(guò)程中齒輪的扭矩以及實(shí)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(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了有限元計(jì)算結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確性;最后,為避免改進(jìn)設(shè)計(jì)后的ZDY3200S全液壓坑道鉆機(jī)動(dòng)力頭的新型齒輪對(duì)在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生共振損壞,建立了嚙合齒輪對(duì)的有限元模態(tài)分析模型,分析了該嚙合齒輪對(duì)的前十階固有頻率和振動(dòng)形式。研究結(jié)果表明,經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)后的ZDY3200S全液壓坑道鉆機(jī)動(dòng)力頭的關(guān)鍵部件能夠滿足強(qiáng)度及性能要求,新型齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率錯(cuò)開了正常工作狀態(tài)下齒輪的最大嚙合頻率。為鉆機(jī)動(dòng)力頭進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(guó)的重要能源，在我國(guó)能源消耗比例約為 67%，極大地影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)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(guó)的快速發(fā)展提供動(dòng)力。圖 1.1 為我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，1990 年我國(guó)煤炭消費(fèi)在能源消費(fèi)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(guó)的“十三五”發(fā)展報(bào)告，到本世紀(jì)中葉，煤炭在我國(guó)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(lái)一段時(shí)間內(nèi)，煤炭將繼續(xù)作為我國(guó)最重要的能源為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供強(qiáng)大的動(dòng)力。我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。

1 緒論1 緒論1.1 研究背景煤炭是我國(guó)的重要能源，在我國(guó)能源消耗比例約為 67%，極大地影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)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(guó)的快速發(fā)展提供動(dòng)力。圖 1.1 為我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，1990 年我國(guó)煤炭消費(fèi)在能源消費(fèi)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(guó)的“十三五”發(fā)展報(bào)告，到本世紀(jì)中葉，煤炭在我國(guó)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(lái)一段時(shí)間內(nèi)，煤炭將繼續(xù)作為我國(guó)最重要的能源為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供強(qiáng)大的動(dòng)力。我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。

圖 1.3 我國(guó)煤礦事故死亡人數(shù)變化圖 1.4 瓦斯各類事故統(tǒng)計(jì)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(lái)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(jì)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(guó)煤礦瓦斯抽采技術(shù)大致經(jīng)歷了 4 個(gè)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(qiáng)化抽采瓦斯階段；四是綜合抽采瓦斯階段[4]。實(shí)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(jī)發(fā)展遇到了不少問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，在鉆進(jìn)瓦斯抽放孔的過(guò)程中，經(jīng)常容易遇到噴孔、垮孔、堵孔、卡鉆等問(wèn)題，難以保證瓦斯抽采的需求[6-7]。動(dòng)力頭的工作性能在一定程度上影響著鉆機(jī)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(jì)中應(yīng)當(dāng)著重考慮。動(dòng)力頭是礦用全液壓鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主要由液壓馬達(dá)、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(guò)鉆桿傳遞給孔底鉆頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石或煤層的切削破碎；另一方面，配合給進(jìn)機(jī)構(gòu)完成鉆具的給進(jìn)和起拔，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔的延伸[8]。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張學(xué)軍;郭俊超;;基于PRO/E與ADAMS二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2015年03期

2 張占強(qiáng);孫保山;方鵬;;鉆機(jī)V形給進(jìn)機(jī)身用托板仿真分析[J];煤礦機(jī)械;2015年01期

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

4 李寧;李威;;漸開線斜齒圓柱齒輪齒面接觸強(qiáng)度分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2014年03期

5 梁長(zhǎng)橋;杜衍峰;趙繼云;劉帥杰;;液壓鉆機(jī)動(dòng)力頭一級(jí)斜齒輪接觸分析[J];煤礦機(jī)械;2012年11期

6 馬軍;葛世榮;張德坤;;鋼絲繩三維接觸模型及絲間應(yīng)力分布研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;2012年07期

7 尹長(zhǎng)城;陳伯超;;漸開線斜齒輪的接觸分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2011年12期

8 吳勇軍;王建軍;韓勤鍇;李其漢;;基于接觸有限元分析的斜齒輪齒廓修形與實(shí)驗(yàn)[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2011年02期

9 陳錫棟;楊婕;趙曉棟;范細(xì)秋;;有限元法的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用[J];中國(guó)制造業(yè)信息化;2010年11期

10 李云松;任艷君;程德蓉;;考慮預(yù)應(yīng)力時(shí)風(fēng)扇葉片模態(tài)特征分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2010年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 齊立群;空間齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)接觸動(dòng)力學(xué)及相關(guān)問(wèn)題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

2 田宏亮;全液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析及控制方法的研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 魏東;ZDY3200S分體式全液壓坑道鉆機(jī)的研究與分析[D];安徽理工大學(xué);2015年

2 和倩;機(jī)械零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與實(shí)例系統(tǒng)研究開發(fā)[D];河北科技大學(xué);2015年

3 付煜茗;機(jī)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(jī)動(dòng)力頭齒輪傳動(dòng)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(jī)動(dòng)力頭優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)力頭式鉆機(jī)給進(jìn)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(jī)的研究[D];重慶大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2879259