【摘要】：在煤礦軌道運(yùn)輸中,礦用絞車是應(yīng)用面最為廣泛的牽引設(shè)備之一,其安全運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)煤礦輔助運(yùn)輸環(huán)節(jié)。但現(xiàn)如今,礦用絞車均采用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),采用機(jī)械差動(dòng)方式進(jìn)行調(diào)速,由此帶來(lái)了諸多問(wèn)題,如調(diào)速性能較差、操作方式繁瑣費(fèi)力、鋼絲繩真實(shí)負(fù)載不明確、存在安全隱患等。針對(duì)現(xiàn)存絞車存在的上述問(wèn)題,并結(jié)合現(xiàn)存絞車的優(yōu)點(diǎn),本研究設(shè)計(jì)一款新型可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速并能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼絲繩負(fù)載拉力的雙速液壓絞車,可以有效改善現(xiàn)存絞車的弊端。首先,參照礦用絞車的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及煤礦生產(chǎn)對(duì)絞車的要求標(biāo)準(zhǔn),分析現(xiàn)存絞車的諸多缺點(diǎn),結(jié)合常見的絞車結(jié)構(gòu)形式,提出了一個(gè)新的絞車設(shè)計(jì)整體方案,主要包括驅(qū)動(dòng)方案,機(jī)械傳動(dòng)方案,制動(dòng)系統(tǒng)方案,液壓系統(tǒng)方案,限載監(jiān)測(cè)方案。本研究的設(shè)計(jì)方案可以實(shí)現(xiàn)絞車的異地操作、正反雙速和一定范圍內(nèi)的無(wú)極調(diào)速,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)鋼絲繩負(fù)載的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),提高了絞車運(yùn)行的安全性。其次,結(jié)合絞車的總體設(shè)計(jì)方案和主要的工況要求,對(duì)新設(shè)計(jì)的絞車的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的理論設(shè)計(jì)計(jì)算與選型,包括應(yīng)用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)思想和MATLAB數(shù)值計(jì)算軟件對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算,卷筒的受力分析與制動(dòng)器的計(jì)算選型。并對(duì)關(guān)鍵受力構(gòu)件進(jìn)行ANSYS靜力學(xué)分析,校核關(guān)鍵部件剛度、強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求,以修正結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后,對(duì)絞車液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),建立液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,完成整體系統(tǒng)的傳遞函數(shù)公式推導(dǎo),分析其穩(wěn)定性。運(yùn)用AMESim軟件建立絞車的傳動(dòng)系統(tǒng)的整體模型,并對(duì)絞車變速換向系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證其換擋調(diào)速性能及其制動(dòng)特性。最后,對(duì)絞車限載制動(dòng)方案進(jìn)行具體設(shè)計(jì)與研究,主要包括傳感器的設(shè)計(jì)與研究,限載制動(dòng)箱的制作,并對(duì)限載制動(dòng)傳感器與電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證限載制動(dòng)的準(zhǔn)確性。通過(guò)詳細(xì)的理論計(jì)算、各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的驗(yàn)證、限載制動(dòng)的實(shí)驗(yàn),理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本課題絞車設(shè)計(jì)合理,滿足設(shè)計(jì)要求,能夠代替現(xiàn)存礦用絞車的應(yīng)用,在煤礦運(yùn)輸安全上具有較高的實(shí)用價(jià)值。
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圖片說(shuō)明： 2.3.1 限載方案對(duì)比分析方案一：如圖 2-1 所示，在動(dòng)力輸入元件和減速器之間安裝一個(gè)測(cè)扭元器件扭矩傳感器，通過(guò)扭矩傳感器測(cè)出扭矩 T，根據(jù)傳動(dòng)比 和鋼絲繩到卷筒中心距離 R，根據(jù)公式 F Ti /R，可以推算出終端載荷，達(dá)到監(jiān)測(cè)限載的目的。扭矩傳感器目前主要有應(yīng)變式、磁彈性式、磁電式和光電式等幾種形式，在扭矩傳感器應(yīng)用檢測(cè)扭矩的技術(shù)中，應(yīng)變片電測(cè)技術(shù)是應(yīng)用最早、最簡(jiǎn)單方便、最成熟的技術(shù)。應(yīng)變片電測(cè)技術(shù)具有精確度高、信號(hào)響應(yīng)速度快、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。這種應(yīng)變片技術(shù)需要一個(gè)外接電源供電，外接電源是靜態(tài)的，轉(zhuǎn)軸工作狀態(tài)是旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)的，其中電力的傳輸最簡(jiǎn)單的方法是使用導(dǎo)電滑環(huán)，，導(dǎo)電滑環(huán)在使用過(guò)程中會(huì)磨損發(fā)熱，嚴(yán)重影響使用壽命。同時(shí)在動(dòng)力輸入元件和減速器之間安裝扭矩傳感器，還需要額外增加一個(gè)或者兩個(gè)聯(lián)軸器，增加了絞車整體的體積長(zhǎng)度，也增加了絞車使用空間的占地面積。2.3 絞車限載方案和傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與選擇（Design and Selectionof Loading Limit Plan and Speed Regulation Plan of Winch）
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圖片說(shuō)明： 碩士學(xué)位論文對(duì)鋼絲繩入繩角和出繩角要求較高，但是在絞車運(yùn)行過(guò)程中，入繩角會(huì)隨著鋼繩圈數(shù)的變化而變化，出繩角會(huì)隨著鋼絲繩微端的位置和運(yùn)輸軌道的地形變換變換， 同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中鋼絲繩也會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)，很難有一個(gè)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的角度不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量出鋼絲繩的張力。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD524

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2513886