煤矿井下应急排水车的设计研究

发布时间：2017-03-31 17:04

  本文关键词：煤矿井下应急排水车的设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国煤炭资源丰富，是世界上产煤炭最多和消耗煤炭最多的国家，如此大的煤炭消耗带动着煤炭开采量的不断增加，煤矿安全生产问题也随之而来，在煤矿开采过程中危害较大的不安全因素中煤矿水患灾害的影响颇大。随着科学技术的发展和煤矿透水事故的频繁发生，煤矿开采行业对矿井水灾的预防及治理措施也越来越重视。在煤矿生产中透水事故的突发性和救援工况的复杂性，使得在当前应急排水救援中还存在诸多问题。针对煤矿应急排水救援中存在的问题，研发集成度高、复杂路况通过性好、现场准备时间短、可轨陆行走的应急移动排水车是很有必要的。 本文在煤矿水灾事故的发生原因和救援案例调研分析的基础上，对当前煤矿透水应急救援进行了分类总结，重点对倾斜井巷道应急排水救援进行了分析。基于倾斜井巷道应急排水救援的复杂工况和救援过程存在的问题，制定了应急排水车的设计原则和总体设计方案，并采用自顶向下的模块化设计思路，，确定了应急排水车的履带行走模块、轨道行走模块、车架模块、水泵起吊模块等，用SolidWorks软件对应急排水车进行了参数化设计和整机模型的建立。 对排水车履带行走机构、轨陆切换机构和车架进行了详细设计分析。对履带行走机构进行了参数设计和选型，确定了履带行走机构的结构。介绍了轨陆切换机构的工作原理并对其进行了机液联合仿真验证了结构的可行性。通过有限元分析法对履带行走车架和轨道行走车架进行了静力学分析和模态分析，并对车架进行了优化设计。有限元分析证明了排水车车架结构的设计的合理性。 利用RecurDyn软件对应急排水车在倾斜井巷道工况行走过程进行了动力学仿真分析，在软件中建立了应急排水车的简化模型和路面工况模型，对排水车进行了平顺性、上坡下坡、越障跨沟和转向性的分析，分析说明车辆在多种路况下可以顺利行走。应急排水车的动力学仿真分析结果验证了排水车行走性能的稳定性和设计的合理性，也为排水车的后续研究提供了依据。 针对当前倾斜巷道排水救援中存在的问题，对与排水车配套使用的排水管路、阀门、法兰和水泵进行了相应的研究和设计。采用高耐压钢丝编织软管和聚氨酯耐压软管搭配管路代替管壁较厚的无缝钢管；对水泵串联排水进行了研究；设计了集成球阀的法兰和集成双瓣式止回阀的法兰，并对含有双瓣式止回阀法兰的排水管路进行了数值模拟分析，验证了其可行性。总结提出了应急排水车救援系统的救援流程。 最后，对水泵串联排水管路系统和应急排水车样机进行了试验，通过现场试验和数据采集分析验证了其可行性。
【关键词】：应急排水车 轨陆行驶 排水系统 有限元分析 动力学仿真
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD744
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 概论11-19
• 1.1 矿井水灾危害11-12
• 1.2 矿井排水救援技术的国内外研究现状12-17
• 1.2.1 矿井排水救援技术国外案例及研究现状12-13
• 1.2.2 矿井排水救援技术国内案例及研究现状13-16
• 1.2.3 应急排水车研制的意义16-17
• 1.3 课题研究的主要内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 应急排水车的总体方案设计19-31
• 2.1 自顶向下的设计思路19-21
• 2.2 应急排水车的设计原则21-22
• 2.3 应急排水车的总体方案设计22-26
• 2.4 应急排水车装配模型的建立26-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 应急排水车的结构设计31-63
• 3.1 履带行走装置的设计31-35
• 3.2 轨陆切换装置的设计35-40
• 3.2.1 轨陆行走系统的方案原理35-36
• 3.2.2 轨陆切换系统的机液联合仿真分析36-40
• 3.3 应急排水车车架的优化设计40-61
• 3.3.1 有限元分析的基本理论40-42
• 3.3.2 静态和模态分析基本理论42-43
• 3.3.3 车架静力分析43-57
• 3.3.4 车架模态分析57-61
• 3.4 本章小结61-63
• 第四章 应急排水车的动力学仿真分析63-81
• 4.1 RECURDYN 软件简介63
• 4.2 应急排水车动力学仿真模型的建立63-67
• 4.3 应急排水车的动力学仿真及分析67-80
• 4.3.1 平顺性仿真分析67-70
• 4.3.2 上坡下坡分析70-73
• 4.3.3 越障跨沟分析73-76
• 4.3.4 转向性分析76-80
• 4.4 本章小结80-81
• 第五章 应急排水车的排水系统研究81-93
• 5.1 排水管路系统的研究81-89
• 5.1.1 当前应急排水系统存在的问题81-82
• 5.1.2 排水管路设备的设计82-89
• 5.2 排水救援工作流程89-91
• 5.3 本章小结91-93
• 第六章 试验研究93-105
• 6.1 水泵串联排水试验93-99
• 6.1.1 试验目的93
• 6.1.2 试验方法93-95
• 6.1.3 试验过程95-96
• 6.1.4 试验结果及分析96-99
• 6.2 应急排水车试验99-103
• 6.2.1 试验目的99
• 6.2.2 试验方法99-101
• 6.2.3 试验过程101
• 6.2.4 试验结果及分析101-103
• 6.3 本章小结103-105
• 第七章 总结与展望105-109
• 7.1 总结105-106
• 7.2 展望106-109
• 参考文献109-113
• 致谢113-115
• 攻读硕士学位期间发表论文情况及申报专利情况115

【参考文献】

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本文编号：279850