本文關鍵詞：基于虛擬樣機技術的礦車取料機的研究

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【摘要】：隨著濕噴工藝在煤礦巷道支護工藝中推廣,煤礦掘進巷道上料、攪拌、濕噴一體化成套設備受到煤礦企業(yè)廣泛關注。全國多所研究機構相繼研制出煤礦巷道條件下的幾種類型濕噴機、攪拌機和取料機等機械,但尚未研發(fā)出有效的上料、攪拌、濕噴一體化的成套設備系統(tǒng)。取料機取代人工勞動作為礦用濕噴機和攪拌機的直接上料裝置,其工作效率和工作能力對巷道濕噴效率影響較大。而目前已經(jīng)生產的上料機中普遍存在抓挖能力不足、效率不匹配或者實驗效果不理想等現(xiàn)象,是掘進工作面成套設備一直未得到大面積推廣的重要原因。本文運用現(xiàn)代機械設計理論和方法,結合散料抓斗的相關知識,分析礦車取料機工作對象和工作特點,確定抓斗機構結構,建立抓挖過程動態(tài)平衡方程和抓挖軌跡曲線方程;建立礦車取料機抓斗機構抓挖能力的非線性優(yōu)化模型,優(yōu)化礦車取料機抓斗機構,基于拉格朗日乘子法求解優(yōu)化模型,得到抓斗結構參數(shù)最優(yōu)解,利用Matlab軟件編程和仿真,得到最優(yōu)結構參數(shù)下抓斗機構抓挖過程阻力變化規(guī)律;基于虛擬樣機技術,建立抓斗機構和礦車取料機虛擬樣機模型,對抓斗抓挖過程進行動力學仿真、結構性能分析和整機穩(wěn)定性分析,仿真和分析結果驗證了抓斗機構的結構強度、剛度和運動均能滿足工作要求;礦車取料機抓斗機構進行了樣機的試制和工業(yè)性實驗,實驗結果驗證了抓斗機構能夠實現(xiàn)基本功能,其抓挖能力、工作效率、取凈率和灑落情況等完全滿足井下現(xiàn)場施工要求,并通過實驗分析抓斗自重和下落速度對抓挖能力的影響效果。
【關鍵詞】：礦車取料機 虛擬樣機 結構優(yōu)化 有限元分析 實驗
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD524.2;TD40
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-19
• 1 緒論19-30
• 1.1 研究背景和意義19-21
• 1.2 礦車取料機研究現(xiàn)狀21-26
• 1.3 虛擬樣機技術的發(fā)展26-27
• 1.4 本文研究目的和內容27-29
• 1.5 本章小結29-30
• 2 礦車取料機抓斗挖掘仿真數(shù)學模型建立30-46
• 2.1 物料特性參數(shù)和工況分析30-33
• 2.2 抓斗的幾何結構和受力分析33-35
• 2.3 抓取阻力的計算35-41
• 2.4 挖掘曲線的建立和求解41-44
• 2.5 抓斗抓挖過程動態(tài)平衡44-45
• 2.6 本章小結45-46
• 3 礦車取料機抓斗的結構優(yōu)化和仿真46-60
• 3.1 抓斗抓取能力分析及優(yōu)化目標46-47
• 3.2 抓斗結構參數(shù)優(yōu)化47-53
• 3.3 Matlab仿真優(yōu)化53-54
• 3.4 抓斗結構參數(shù)優(yōu)化仿真54-56
• 3.5 抓斗抓挖過程力學仿真56-59
• 3.6 本章小結59-60
• 4 抓斗靜力學分析60-75
• 4.1 抓斗三維建模60-62
• 4.2 有限元理論62-63
• 4.3 抓斗的靜力學分析63-71
• 4.4 抓斗運動學分析71-74
• 4.5 本章小結74-75
• 5 礦車取料機整機穩(wěn)定性分析75-83
• 5.1 取料機整機結構參數(shù)75-79
• 5.2 取料機平衡狀態(tài)研究79-81
• 5.3 取料機最大提升能力81-82
• 5.4 影響取料機取料效果的因素82
• 5.5 本章小結82-83
• 6 礦車取料機抓斗樣機試制與工業(yè)性實驗83-95
• 6.1 樣機試制83-87
• 6.2 功能性工業(yè)實驗87-91
• 6.3 研究性工業(yè)實驗91-94
• 6.4 本章小結94-95
• 7 結論和展望95-97
• 7.1 結論95-96
• 7.2 展望96-97
• 參考文獻97-102
• 附錄 1102-104
• 作者簡歷104-106
• 學位論文數(shù)據(jù)集106

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本文編號：1016184