懸臂式掘進(jìn)機(jī)是煤礦井下綜掘工作面的核心設(shè)備,其工作性能是否穩(wěn)定可靠直接影響著煤礦巷道的掘進(jìn)效率及安全。煤巷綜掘工作面環(huán)境惡劣,工作時掘進(jìn)機(jī)的截割頭會受到較大的沖擊載荷,并且隨機(jī)波動,使得掘進(jìn)機(jī)表現(xiàn)出復(fù)雜多變的力學(xué)特征。懸臂式掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在工作過程中起主要承載作用,主要包括截割頭、截割臂、回轉(zhuǎn)臺、升降油缸和回轉(zhuǎn)油缸。關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性是掘進(jìn)機(jī)穩(wěn)定性、可靠性研究的基礎(chǔ),為了使掘進(jìn)機(jī)安全高效地工作,關(guān)鍵結(jié)構(gòu)必須具備良好的靜、動態(tài)力學(xué)特性。目前,對于掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性的研究還不夠成熟,許多基礎(chǔ)技術(shù)問題有待于進(jìn)一步解決和完善。本文以EBZ160型懸臂式掘進(jìn)機(jī)為研究對象,圍繞其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性展開系列研究,深度挖掘了煤礦井下懸臂式掘進(jìn)機(jī)的實測工作載荷和位姿數(shù)據(jù),綜合運(yùn)用統(tǒng)計分析、數(shù)學(xué)建模、有限元分析、數(shù)值分析以及虛擬樣機(jī)仿真等方法,系統(tǒng)地探究了掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在綜掘工作面不同運(yùn)行工況下的空間受力變化規(guī)律及靜/動態(tài)特性、載荷譜的識別與重構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)行為,旨在提高關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能,對推動掘進(jìn)機(jī)的機(jī)器人化發(fā)展具有重要的理論和工程意義。主要研究成果如下:（1）提出了適用于擺動截割狀態(tài)... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：184 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

懸臂式掘進(jìn)機(jī)Fig.1.1Boom-typeroadheader

基于上述背景，本論文依托國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973 計劃)“深部危險煤層無人采掘裝備關(guān)鍵基礎(chǔ)研究”課題六“機(jī)器人化無人綜掘裝備自主導(dǎo)控原理與實現(xiàn)方法”(2014CB046306)，系統(tǒng)研究懸臂式掘進(jìn)機(jī)在工作面不同運(yùn)行工況下的空間受力變化規(guī)律及靜/動態(tài)特性、載荷譜的識別與重構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)行為，旨在提高掘進(jìn)機(jī)的工作性能，具有重要的工程指導(dǎo)意義。1.2 問題的提出懸臂式掘進(jìn)機(jī)是煤礦生產(chǎn)中主要的巷道掘進(jìn)設(shè)備，隨著煤礦開采深度的增加，煤層地質(zhì)、煤巖性質(zhì)、開采條件等因素使得煤巷綜掘工作面環(huán)境惡劣[10, 11]，在工作過程中掘進(jìn)機(jī)截割頭受到的沖擊載荷較大且隨機(jī)波動，使得截割斷面成形質(zhì)量可能無法得到保證，進(jìn)而造成掘進(jìn)效率低下，難以實現(xiàn)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化的目標(biāo)。在煤礦采掘裝備無人化、智能化的發(fā)展趨勢下，當(dāng)前對懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研究主要致力于提高掘進(jìn)效率、降低截割成本，較為可行的措施為保證掘進(jìn)機(jī)截割斷面成行質(zhì)量。

了探究驅(qū)動油缸載荷與截割頭載荷以及掘進(jìn)機(jī)截割臂位姿之間的關(guān)系，本章對懸臂式掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的空間載荷進(jìn)行了深入研究，基于靜力平衡理論建立了擺動狀態(tài)下掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的空間力學(xué)模型，利用 Matlab 匯編語言對空間力學(xué)模型予以求解分析，旨在提出一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)空間載荷的分析方法，能夠利用驅(qū)動油缸載荷推算出不同截割臂位姿下截割頭的載荷。EquationChapter(Next)Section12.1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)分析2.1.1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成本文的研究工作依托于石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 EBZ160 型懸臂式掘進(jìn)機(jī)，EBZ160 型懸臂式掘進(jìn)機(jī)是集截割、裝運(yùn)和行走于一體的綜合掘進(jìn)設(shè)備，適用于煤巖硬度 f≤8 的煤巷、半煤巖巷及軟巖的巷道、隧道掘進(jìn)。整機(jī)由截割部、裝運(yùn)部、本體部、行走部、后支撐部五大部分以及液壓系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)四大系統(tǒng)組成[7]，具體結(jié)構(gòu)參見圖 2.1。該掘進(jìn)機(jī)除截割頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動外，其余各部件運(yùn)動均采用液壓驅(qū)動。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭輔助設(shè)計與優(yōu)化軟件開發(fā)及應(yīng)用[J]. 趙麗娟,劉旭南,朱帥,胡春梅.  機(jī)械設(shè)計. 2016(03)
[2]截齒尺寸對縱軸式截割頭截割性能的影響[J]. 吳介,任家駿.  中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報. 2016(01)
[3]大型液壓挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)有限元分析[J]. 賀雨田,呂彭民,牛選平.  筑路機(jī)械與施工機(jī)械化. 2016(01)
[4]鎬型截齒截割阻力譜的分形特征與比能耗模型[J]. 劉春生,王慶華,李德根.  煤炭學(xué)報. 2015(11)
[5]懸臂式掘進(jìn)機(jī)空間位姿的運(yùn)動學(xué)模型與仿真[J]. 田劼,王蘇彧,穆晶,吳淼.  煤炭學(xué)報. 2015(11)
[6]懸臂掘進(jìn)機(jī)鉆進(jìn)工況下的載荷譜分析[J]. 李建成,王義亮,楊兆建.  煤炭技術(shù). 2015(08)
[7]整車室內(nèi)道路模擬試驗用載荷譜的編制方法研究[J]. 于佳偉,鄭松林,趙禮輝,趙子順.  機(jī)械工程學(xué)報. 2015(14)
[8]EPB6280盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸載荷值的提取與分析[J]. 邢韻.  材料與冶金學(xué)報. 2014(04)
[9]不同工況移動式液壓破碎機(jī)工作機(jī)構(gòu)有限元分析[J]. 李曉豁,吳云,劉藏澤,呂良玉.  機(jī)械設(shè)計. 2014(09)
[10]基于極值外推的高速列車齒輪傳動裝置載荷譜編制[J]. 宮海彬,蘇建,王興宇,徐觀,張益瑞.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2014(05)

博士論文
[1]非公路寬體礦用自卸車車架結(jié)構(gòu)失效分析及疲勞壽命預(yù)測[D]. 鄭森.吉林大學(xué) 2015
[2]新型3-DOF驅(qū)動冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)動力學(xué)建模及其滑�？刂蒲芯縖D]. 牛雪梅.江蘇大學(xué) 2014
[3]裝載機(jī)傳動系載荷譜的測取與應(yīng)用研究[D]. 張英爽.吉林大學(xué) 2014
[4]懸臂式掘進(jìn)機(jī)記憶截割及自動截割控制方法研究[D]. 王蘇彧.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 2014
[5]工程機(jī)械臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動力學(xué)及特性研究[D]. 王相兵.浙江大學(xué) 2014
[6]基于多體動力學(xué)的大型正鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置的動載特性研究[D]. 佘翊妮.浙江工業(yè)大學(xué) 2013
[7]懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割過程動態(tài)特性分析與性能預(yù)測[D]. 魏曉華.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2013
[8]連續(xù)采煤機(jī)動態(tài)特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究[D]. 曹艷麗.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2012
[9]縱軸式掘進(jìn)機(jī)履帶行走系統(tǒng)動力學(xué)研究[D]. 姚繼權(quán).遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2012
[10]掘進(jìn)機(jī)機(jī)載鉆孔機(jī)械手力學(xué)特性研究[D]. 陳洪月.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]船載起重機(jī)臂架有限元分析及優(yōu)化[D]. 張志生.江蘇大學(xué) 2016
[2]液壓挖掘機(jī)工作裝置的動力學(xué)分析與仿真[D]. 孫克義.蘭州理工大學(xué) 2014
[3]EBZ160B薄煤層掘進(jìn)機(jī)整機(jī)動力仿真和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件有限元分析[D]. 宋月輝.河北科技大學(xué) 2014
[4]空間機(jī)械臂建模及軌跡跟蹤控制方法研究[D]. 鄧雅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]齒輪滾動軸承柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)多故障耦合機(jī)理及辨識研究[D]. 宋曉光.華東理工大學(xué) 2013
[6]EBH360懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割臂有限元分析[D]. 李洋.吉林大學(xué) 2012
[7]輪式裝載機(jī)液壓缸載荷譜編制方法與時域信號重構(gòu)[D]. 梁云龍.吉林大學(xué) 2011
[8]高頻沖擊下挖掘機(jī)動臂和斗桿動態(tài)特性及疲勞壽命研究[D]. 譚明敏.中南大學(xué) 2011
[9]硬巖掘進(jìn)機(jī)盤形滾刀載荷譜編制[D]. 張慶貴.東北大學(xué) 2008



本文編號：3561585