本文關(guān)鍵詞：刮板輸送機(jī)力學(xué)系統(tǒng)分析及實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：我國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國,煤礦井下開采設(shè)備工業(yè)總產(chǎn)值每年超過了1000億元以上,是我國制造業(yè)的重要組成部分。近年來,隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展,其技術(shù)水平取得了一些突破,部分產(chǎn)品技術(shù)水平接近或已達(dá)到國際先進(jìn)水平,但由于我國煤機(jī)制造業(yè)是在仿制國外煤機(jī)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)薄弱,使其在產(chǎn)品綜合性能、可靠性、自動(dòng)化程度、關(guān)鍵元部件等方面與國外先進(jìn)煤機(jī)企業(yè)的產(chǎn)品相比仍存較大差距,已成為制約我國煤機(jī)制造業(yè)發(fā)展的主要障礙。刮板輸送機(jī)作為煤礦井下開采設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備之一,既輸送煤炭,又提供采煤機(jī)的行走軌道和液壓支架推移定位,是綜采設(shè)備的聯(lián)接點(diǎn),研究其井下開采過程中的受力情況是建立整個(gè)綜采成套設(shè)備力學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵。因此,本文著重對刮板輸送機(jī)中部槽在開采過程中的受力狀況進(jìn)行分析研究和動(dòng)力學(xué)仿真,同時(shí)依托國家能源局采掘機(jī)械裝備研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心項(xiàng)目,對綜采成套設(shè)備力學(xué)測試系統(tǒng)、配套性能、模擬煤壁等進(jìn)行了研究,建設(shè)綜采成套設(shè)備試驗(yàn)臺(tái),為綜采成套設(shè)備理論研究和試驗(yàn)提供了平臺(tái),對研究和提高我國煤機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論,實(shí)現(xiàn)煤機(jī)產(chǎn)品由制造走向創(chuàng)造具有重大意義。1.對煤礦井下綜采成套設(shè)備之間的配套及運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行介紹,闡述了刮板輸送機(jī)在井下開采過程中與采煤機(jī)、液壓支架之間的相互作用關(guān)系,詳細(xì)分析滾筒割煤時(shí)截齒的受力情況、采煤機(jī)整體受力及其與刮板輸送機(jī)之間的作用力,建立了采煤機(jī)滾筒和整體受力力學(xué)分析模型和計(jì)算方法;深入分析了刮板輸送機(jī)推移過程中煤堆對輸送機(jī)的阻力及其變化情況和中部槽在給定液壓支架推力時(shí)的受力情況,得到了推溜起始第一節(jié)中部槽與第二節(jié)中部槽間受力最大的結(jié)論;同時(shí)對中部槽在拉架時(shí)的受力情況進(jìn)行了深入分析,得出了刮板輸送機(jī)在拉架過程中,其中部槽的凸凹端受力最大;最后開發(fā)了刮板輸送機(jī)力學(xué)分析軟件。2.為進(jìn)一步研究刮板輸送機(jī)在推進(jìn)過程中的受力情況,本文利用ADAMS軟件對刮板輸送機(jī)推進(jìn)過程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真。通過對刮板輸送機(jī)在實(shí)際推移過程中各種影響因素的分析,簡化了輸送機(jī)模型,詳細(xì)計(jì)算了在給定中部槽工況下的推煤阻力,提出了對兩種典型工況進(jìn)行分析:一是加速推進(jìn)方式工況,即給定支架的推移力和推移阻力來進(jìn)行計(jì)算;二是勻速推進(jìn)工況,即給定推移阻力和推進(jìn)速度來進(jìn)行計(jì)算。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),在最終兩個(gè)推移力相近的情況下,中部槽凸凹端、啞鈴拉力及彎矩在加速推進(jìn)工況下都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于勻速推進(jìn)工況;外側(cè)啞鈴的受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)側(cè)啞鈴受力;中部槽間擠壓力大小相近。3.為對煤礦井下開采設(shè)備力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究,本文依托中國煤礦機(jī)械裝備有限責(zé)任公司承擔(dān)的國家能源局采掘機(jī)械裝備研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心項(xiàng)目,首次建成了完全模擬井下開采的采煤機(jī)綜采工作面成套裝備試驗(yàn)中心,其選取mg500/1130-wd型采煤機(jī)、zy9000/15/28d型液壓支架、sgz1000/1050型刮板輸送機(jī)和szz1000/400型轉(zhuǎn)載機(jī)作為試驗(yàn)研究設(shè)備,進(jìn)行了配套研究,在液壓支架后部配置了輔助油缸,與試驗(yàn)臺(tái)后部相連,作為成套設(shè)備的固定點(diǎn),保證推進(jìn)過程中不后退;配備了自動(dòng)化開采系統(tǒng)、設(shè)備工況監(jiān)測系統(tǒng)和供電供液系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)成套設(shè)備的自動(dòng)化開采和遠(yuǎn)程控制。同時(shí)為進(jìn)一步模擬煤礦井下開采環(huán)境,采用大同地區(qū)煤作為主要骨料,配以水泥、減水劑等材料,建造了采煤機(jī)工作面和刨煤機(jī)工作面兩塊模擬煤壁,其中將采煤機(jī)工作面煤壁分為硬度為f3和f4兩段,采用分層澆筑的方法模擬煤層節(jié)理,使整個(gè)煤壁接近井下實(shí)際情況;在模擬煤壁布置了兩層四排共計(jì)28個(gè)三向測力傳感器,測試煤壁在開采過程中的力學(xué)變化情況。4.對采煤機(jī)平滑靴進(jìn)行了試驗(yàn)研究。分析了平滑靴在行走過程中的受力,將平滑靴與機(jī)身連接的銷軸改造為銷軸傳感器,通過測試銷軸的兩個(gè)徑向力計(jì)算平滑靴與刮板輸送機(jī)之間的作用力;通過加載不同的力對銷軸傳感器進(jìn)行標(biāo)定;加厚平滑靴并銑槽,將數(shù)據(jù)采集模塊安裝在平滑靴上,將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來并通過無線信號發(fā)送至服務(wù)器。本文采集了左右兩側(cè)平滑靴(采煤機(jī)面向煤壁)從機(jī)尾到機(jī)頭及返回期間的微應(yīng)變數(shù)據(jù),分別對兩個(gè)平滑靴對刮板輸送機(jī)壓力和摩擦力進(jìn)行了分析,得出了采煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)平滑靴對刮板輸送機(jī)摩擦力最大,指出靜摩擦系數(shù)約為動(dòng)摩擦系數(shù)的2-2.5倍;左右平滑靴分別對刮板輸送機(jī)的壓力變化范圍較大,但其變化方向相反;在空載狀態(tài)下,平滑靴對采煤機(jī)的壓力比較穩(wěn)定,在割煤過程中,采煤機(jī)受到煤壁的作用力,采煤機(jī)發(fā)生跳動(dòng),使單個(gè)平滑靴對刮板輸送機(jī)壓力將為零;同時(shí)還得出了在割煤過程中,煤壁對采煤機(jī)前進(jìn)阻力遠(yuǎn)小于摩擦力。5.對刮板輸送機(jī)啞鈴在推溜過程的受力情況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在啞鈴的兩端頭進(jìn)行改造,在啞鈴兩端頭各貼4個(gè)應(yīng)變片,共8個(gè),應(yīng)變片的應(yīng)變輸出測試啞鈴所受拉力,而對側(cè)(180度布置)應(yīng)變片的應(yīng)變輸出差計(jì)算啞鈴所受彎矩;在中部槽上銑槽,啞鈴的數(shù)據(jù)采集模塊安裝在相鄰的中部槽上,并將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來并通過無線信號發(fā)送至服務(wù)器。試驗(yàn)共計(jì)對5個(gè)啞鈴進(jìn)行了改造和測試,本文選擇對應(yīng)的一對啞鈴(采空側(cè)和煤壁側(cè))進(jìn)行試驗(yàn)分析,總結(jié)了推移過程中兩側(cè)啞鈴的受力變化情況,并與仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比,得出了中部槽在推進(jìn)過程中首先是內(nèi)側(cè)啞鈴受到拉力,隨著向前推進(jìn)內(nèi)側(cè)啞鈴受力減小至不受力,之后外側(cè)啞鈴開始受力并逐步增大,在推移到最大位置時(shí)受力最大,且啞鈴在推進(jìn)過程同時(shí)承受拉力和彎矩。6.對鏈條運(yùn)行工況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在鏈條平環(huán)上部銑槽,將應(yīng)變片焊接在槽上并進(jìn)行防護(hù);在鏈條連接的刮板上銑槽,鏈環(huán)數(shù)據(jù)采集模塊安裝在刮板上,并將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來并通過無線信號發(fā)送至服務(wù)器,共計(jì)對8個(gè)鏈環(huán)進(jìn)行試驗(yàn),并對其進(jìn)行了標(biāo)定,采集了運(yùn)行過程中的微應(yīng)變信號;本文選擇其中兩個(gè)鏈環(huán)進(jìn)行研究分析,得出了鏈環(huán)的受力呈現(xiàn)一定的周期性,與其運(yùn)行周期基本相同;在空載情況下,上下鏈條的受力差距不是很明顯;鏈環(huán)在進(jìn)入鏈輪時(shí)受力最大,且波動(dòng)也最大。7.研究了采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴、啞鈴中部槽的力學(xué)測試方案。將導(dǎo)向滑靴與機(jī)身連接的銷軸改造為銷軸傳感器測試導(dǎo)向滑靴在行走過程的徑向力,并在導(dǎo)向滑靴靠近銷軸部位貼焊接式應(yīng)變片測試其力學(xué)變化,在銷軸內(nèi)部裝有拉力傳感器,測試導(dǎo)向滑靴行走時(shí)受到的軸向力;在中部槽推移耳座兩側(cè)各安裝三片焊接式應(yīng)變計(jì),測試中部槽在液壓支架推力的作用下三個(gè)方向的受力。8.研究了數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng),試驗(yàn)過程中,傳感器將采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊,該數(shù)據(jù)采集模塊采用即時(shí)無線傳輸至服務(wù)器和當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)兩種方式存貯數(shù)據(jù);并且針對不同的數(shù)據(jù),采集過程中,所有的數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的時(shí)間坐標(biāo),方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。通過對煤礦井下綜采設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工況的研究,建設(shè)了煤礦井上綜采工作面成套設(shè)備實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對刮板輸送機(jī)及采煤機(jī)部分零件進(jìn)行了力學(xué)試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的可行性,對提升我國刮板輸送機(jī)及煤礦綜采裝備的理論研究水平具有重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：刮板輸送機(jī) 綜采實(shí)驗(yàn)臺(tái) 力學(xué)分析 實(shí)驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD528.3
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 概述13-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2 刮板輸送機(jī)力學(xué)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 綜采工作面成套設(shè)備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 存在的問題22-23
• 1.5 主要研究內(nèi)容23-25
• 第二章 刮板輸送機(jī)力學(xué)系統(tǒng)分析25-45
• 2.1 綜采工作面開采成套設(shè)備簡介25
• 2.2 采煤機(jī)受力分析25-36
• 2.2.1 采煤機(jī)滾筒受力分析28-34
• 2.2.2 采煤機(jī)整體受力分析34-36
• 2.3 刮板輸送機(jī)推進(jìn)過程力學(xué)分析36-43
• 2.3.1 煤堆的阻力36-39
• 2.3.2 槽間的作用力39-42
• 2.3.3 中部槽拉架過程力學(xué)分析42-43
• 2.4 工程計(jì)算軟件開發(fā)43-44
• 2.5 小結(jié)44-45
• 第三章 刮板輸送機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真研究45-61
• 3.1 實(shí)體模型45-46
• 3.2 約束46-47
• 3.3 加載47-50
• 3.3.1 加速推進(jìn)工況47-50
• 3.3.2 平移推進(jìn)工況50
• 3.4 求解計(jì)算50-52
• 3.5 結(jié)果分析52-58
• 3.5.1 運(yùn)動(dòng)過程分析52-53
• 3.5.2 中部槽間作用力分析53-55
• 3.5.3 啞鈴銷仿真分析55-58
• 3.6 小結(jié)58-61
• 第四章 綜采工作面實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研制61-73
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備組成61-67
• 4.1.1 主實(shí)驗(yàn)設(shè)備61-66
• 4.1.2 集中控制和顯示系統(tǒng)66-67
• 4.1.3 配套設(shè)備67
• 4.2 模擬工作面環(huán)境煤壁67-71
• 4.2.1 假煤壁材料組成68
• 4.2.2 模擬煤壁布置68-69
• 4.2.3 煤壁力學(xué)測試系統(tǒng)69-71
• 4.3 小結(jié)71-73
• 第五章 刮板輸送機(jī)實(shí)驗(yàn)研究73-119
• 5.1 力學(xué)測試方案73-85
• 5.1.1 采煤機(jī)測試方案73-80
• 5.1.2 刮板輸送機(jī)測試方案80-85
• 5.2 數(shù)據(jù)處理平臺(tái)85-88
• 5.2.1 無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)85-87
• 5.2.2 有線數(shù)據(jù)傳輸87
• 5.2.3 數(shù)據(jù)分析處理平臺(tái)軟件開發(fā)87-88
• 5.3 采煤機(jī)平滑靴力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究88-97
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境88-89
• 5.3.2 左側(cè)平滑靴銷軸傳感器測試分析89-93
• 5.3.3 右側(cè)平滑靴銷軸傳感器測試分析93-96
• 5.3.4 對比分析96-97
• 5.4 刮板輸送機(jī)啞鈴銷力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究97-109
• 5.4.1 啞鈴銷傳感器標(biāo)定97-104
• 5.4.2 數(shù)據(jù)采集和分析104-109
• 5.5 刮板輸送機(jī)鏈條力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究109-117
• 5.5.1 鏈環(huán)傳感器的標(biāo)定109-114
• 5.5.2 鏈環(huán)數(shù)據(jù)采集及分析114-117
• 5.6 結(jié)果對比117
• 5.7 小結(jié)117-119
• 第六章 結(jié)論與展望119-121
• 6.1 結(jié)論119-120
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)120
• 6.3 展望120-121
• 參考文獻(xiàn)121-129
• 致謝129-131
• 作者簡介131-132

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5 龐政鐸;重載刮板輸送機(jī)減速器油液在線污染傳感報(bào)警系統(tǒng)的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳鳳彪;重型刮板輸送機(jī)順序啟動(dòng)問題的研究[D];太原理工大學(xué);2011年

2 王琳;刮板輸送機(jī)故障分析與技術(shù)改進(jìn)研究[D];西安科技大學(xué);2006年

3 李小凡;刮板輸送機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究[D];太原理工大學(xué);2013年

4 王凱;基于刮板輸送機(jī)負(fù)載預(yù)測的采煤機(jī)調(diào)速技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

5 彭永朝;刮板輸送機(jī)故障在線監(jiān)測系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D];河北工程大學(xué);2015年

6 張波;基于Web的刮板輸送機(jī)零件的參數(shù)化建模與有限元分析[D];太原理工大學(xué);2012年

7 劉懷昌;鏈?zhǔn)綀A管刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)及DEM仿真優(yōu)化[D];河南工業(yè)大學(xué);2015年

8 王志高;刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析研究[D];天津科技大學(xué);2013年

9 晏飛;礦用刮板輸送機(jī)鏈條張力自動(dòng)監(jiān)控模擬系統(tǒng)研究[D];貴州大學(xué);2009年

10 王愛民;重型刮板輸送機(jī)負(fù)載特性分析與耦合系統(tǒng)仿真[D];太原理工大學(xué);2009年

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本文編號：869112