井下装载机工作装置性能提升及结构优化研究

发布时间：2020-04-24 00:24

【摘要】： 井下装载机是地下矿山无轨采掘作业必备的主体设备之一,它依靠自身工作装置的运动来完成物料的装、运、卸,因此工作装置的结构和性能直接影响整机的工作尺寸和性能参数。工作装置设计包括连杆机构的结构参数设计和工作装置各部件的结构设计。本文以某型号井下装载机工作装置为例,对其连杆机构的结构参数进行优化设计。针对Z型反转六杆机构结构特点,设计开发了连杆机构优化设计软件,而后分别对优化前后工作装置进行多刚体运动学和动力学仿真分析,并对在静态载荷下工作装置的受力状况进行有限元分析。主要研究内容包括： 1.对工作装置三维立体模型进行处理,推导出杆系几何结构基本关系式,建立连杆机构优化设计数学模型,采用约束复合形法的改进算法,对连杆机构结构参数进行优化,优化之后工作装置的动力性能和卸料性能得到不同程度的提高。 2.结合工作装置六杆机构特点,利用MATLAB软件GUIDE平台,设计开发了集井下装载机工作装置运动仿真、动态显示、齿尖运动轨迹及性能曲线和数据自动生成于一体的优化设计软件,通过对某型号井下装载机优化前后工作装置运动分析仿真计算对比和装载机铲斗齿尖运动轨迹的测量实验,验证了所开发软件的正确性和可靠性。 3.建立了井下装载机工作装置虚拟样机数字模型,对优化设计前后工作装置进行多刚体运动学和动力学仿真计算,获得工作装置各重要杆件和铰接点的运动特性和动力学特性,精确地反映了井下装载机工作装置的实际运动过程和受力状态,为更加合理地进行各构件质量的分配和强度分析计算提供了重要依据。 4.建立了井下装载机工作装置有限元模型,对典型工况进行静力学分析,找出工作装置应力集中处和应力最大值,并通过对工作装置反复修改、重新建模、计算,确定动力学修改最佳方案,使工作装置的应力状态达到最佳水平。
【图文】：

图1一1井下装载机工作装置1一前车架;2一转斗油缸;3一摇臂;4一拉杆;5一铲斗;6一动臂;7一举升油缸图1一1所示为工作装置中常用的Z型反转六杆机构，由铲斗、动臂、连杆、摇臂、转斗油缸和举升油缸组成。.1.2工作装置连杆机构的结构形式及其特点工作装置连杆机构的类型和尺寸直接影响到井下装载机的综合性能好的连杆机构可以保证铲斗在动臂举升工况实现平动或接近平动，满足铲取或卸载工况时铲斗绕动臂铰接点的回转角度，实现铲斗的铲取和卸载动作[31[4]。工作装置的连杆机构为封闭运动链的单自由度平面低副运动机构，结合国内外装载机和井下装载机工作装置结构类型，可按如下方式对连杆机构进行分类:按构件数不同可分成三杆、四杆、五杆、六杆和八杆机构，目前，在井下装载机工作装置中，设计和使用较为广泛的为四连杆、六连杆和八连杆机构;按输入和输出杆的转向是否相同

坏的重要标准。自动放平时，优化前，铲斗对地位置角为15.75420，在实际工作中可能会对工作装置造成比较大的冲击，优化后，对地位置角为0.91030，自动放平性明显改善。优化前后工作装置自动放平过程如图2一18所示。动力性能曲线~~目目~~~，月一叫一-，，，，尹一一~、矛‘匡噩噩到冷，矛\、一10D，O加3D， 6542987，JZ，1
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH243

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄宗益;装载机工作装置连杆机构[J];工程机械;1978年04期

2 杨成康;装载机工作装置连杆机构设计的初步分析[J];工程机械;1979年07期

3 杨成康;装载机工作装置连杆机构设计的解析法[J];工程机械;1980年04期

4 王受沆;装载机工作装置的运动特性[J];工程机械;1983年12期

5 汤宗和;装载机工作装置连杆机构的图解设计法[J];工程机械;1984年01期

6 郭凌汾,金万钧,刘述学,南基信;装载机铲斗设计新方法[J];工程机械;1986年07期

7 陈文坤,诸文农;装载机工作装置收斗稳定性分析[J];工程机械;1992年10期

8 耿迎元;装载机工作装置连杆机构举升过程的运动分析[J];工程机械;1994年05期

9 张爱武;装载机工作装置力学分析系统[J];工程机械;1994年10期

10 王彬;用复数矢量计算装载机工作装置的位移[J];工程机械;1995年02期

相关博士学位论文 前1条

1 杨忠炯;地下铲运机多体系统虚拟样机建模及系统动态特性仿真研究[D];中南大学;2007年

相关硕士学位论文 前1条

1 曹超群;基于虚拟样机的装载机工作装置的设计[D];大连理工大学;2004年

本文编号：2638319