煤矿救援履带车关键技术研究
发布时间：2020-12-13 18:00
煤矿灾害发生以后,灾害现场的环境非常复杂,有大量的有毒有害气体和易燃易爆气体,并且可能发生瓦斯爆炸、冒顶、片帮等二次灾害危险,因此当矿难发生以后如何在第一时间进行救援,成为救援人员实施救援任务的一大难题。可代替救援人员预先进入灾害现场的煤矿探测履带的研制对降低搜救人员在灾难现场中发生二次伤害具有非常重要的现实意义。限于目前的技术水平,探测履带车很难完全自主地完成所有的作业任务,以遥控为主、局部自主的控制模式被目前救援履带车普遍采用。在这种模式下,操作人员如何确保履带车可以到达指定救援位置,将对整个救援过程起着决定性的作用。本文分别从机动性能、防爆性能、通信条件三个方面对煤矿救援履带车的关键性技术进行研究。针对煤矿井下的特殊环境,设计了一种六履带四摆臂式机构的移动履带车。履带车的行走传动机构整体采用轴对称的形式,四台独立电机分别控制左右主动轮和前后摆臂的运动。本文详细介绍了履带车关键零部件:驱动电机、同步带轮、同步带、轴类零件的选型和设计过程,并对所设计的驱动主轴进行了有限元分析和强度校验。然后,介绍了履带车的实体装配过程和相关防腐密封处理。分析各种防爆形式及履带车的防爆要求,选择采用主...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景和研究意义
1.2 课题研究来源
1.3 煤矿救援履带车研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 主要研究内容
第二章 煤矿救援履带车机构设计
2.1 救援履带车整体机构设计方案
2.2 主要零部件设计
2.2.1 驱动电机选型
2.2.2 同步轮与同步带设计
2.2.3 主驱动力轴设计
2.3 履带车三维零件装配
2.4 履带车实体组装和防腐密封处理
2.4.1 履带车实体组装
2.4.2 履带车防腐密封处理
2.5 本章小结
第三章 煤矿救援履带车的隔爆壳体
3.1 防爆型式
3.2 隔爆壳体的研究
3.2.1 隔爆壳体性能的要求
3.2.2 外壳壁的压力分析
3.3 履带车隔爆壳体的有限元分析
3.3.1 履带车隔爆壳体三维建模
3.3.2 履带车隔爆壳体有限元静力分析
3.4 履带车隔爆壳体耐压实验
3.4.1 整车防爆外壳耐水压实验
3.4.2 电池箱防爆外壳耐水压实验
3.5 本章小结
第四章 履带车中继器弹射系统的设计
4.1 布放装置方案
4.2 布放装置设计
4.2.1 布放装置各构件介绍
4.2.2 中继器弹射系统工作全过程
4.3 弹射器弹射过程试验测试
4.4 本章小结
第五章 救援履带车环境探测和自动回撤
5.1 传感器模型和ICP算法
5.1.1 里程计的航迹推算定位
5.1.2 激光传感器扫描匹配定位
5.1.3 ICP扫描匹配算法
5.2 履带车传感器组布置和控制系统
5.2.1 传感器组
5.2.2 控制系统
5.3 环境探测和自动回撤
5.4 实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制[J]. 焦俊,陈靖,乔焰,王文周,王谟仕,辜丽川,李郑涛. 农业工程学报. 2018(04)
[2]中国煤矿安全现状分析及应对策略讨论[J]. 翁涛. 能源与节能. 2016(05)
[3]海底摆臂型履带式移动平台的越障性能[J]. 李力,曹拓,陈向东. 中南大学学报(自然科学版). 2015(07)
[4]障碍环境下多移动机器人动态优化队形变换[J]. 任立敏,王伟东,杜志江,唐德威. 机器人. 2013(05)
[5]里程计辅助陆用惯导行进间对准方法[J]. 肖烜,王清哲,付梦印,张继伟. 中国惯性技术学报. 2012(02)
[6]轮履复合式煤矿井下环境探测机器人的结构设计及运动特性分析[J]. 徐刚,牛志刚. 煤矿机械. 2011(03)
[7]煤矿救灾机器人定位技术研究[J]. 刘园园,葛世荣,朱华,高进可,王学让. 煤矿机械. 2011(01)
[8]爆炸危险区划分和仪表防爆设计[J]. 薛东胜. 石油化工自动化. 2010(04)
[9]矿用隔爆外壳水压实验装置的液压系统设计与应用[J]. 张国荣,张东速,安平,袁圆. 液压与气动. 2010(07)
[10]四履带双摆臂机器人越障机理及越障能力[J]. 李允旺,葛世荣,朱华,刘建. 机器人. 2010(02)
博士论文
[1]煤矿轮式移动机器人隔爆仓体与控制模式研究[D]. 周丹.中国矿业大学(北京) 2012
硕士论文
[1]煤矿井下探测机器人机构与特性分析[D]. 胡晗.太原理工大学 2014
[2]关节履带式机器人设计及运动性能研究[D]. 朴春日.上海交通大学 2013
[3]喷涂机器人防爆系统设计与动力学分析[D]. 聂勇刚.南昌航空大学 2012
[4]室内移动机器人自定位研究[D]. 陈焕.华南理工大学 2010
[5]井下探测机器人控制系统研制及其运动性能分析[D]. 王争.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2914946
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景和研究意义
1.2 课题研究来源
1.3 煤矿救援履带车研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 主要研究内容
第二章 煤矿救援履带车机构设计
2.1 救援履带车整体机构设计方案
2.2 主要零部件设计
2.2.1 驱动电机选型
2.2.2 同步轮与同步带设计
2.2.3 主驱动力轴设计
2.3 履带车三维零件装配
2.4 履带车实体组装和防腐密封处理
2.4.1 履带车实体组装
2.4.2 履带车防腐密封处理
2.5 本章小结
第三章 煤矿救援履带车的隔爆壳体
3.1 防爆型式
3.2 隔爆壳体的研究
3.2.1 隔爆壳体性能的要求
3.2.2 外壳壁的压力分析
3.3 履带车隔爆壳体的有限元分析
3.3.1 履带车隔爆壳体三维建模
3.3.2 履带车隔爆壳体有限元静力分析
3.4 履带车隔爆壳体耐压实验
3.4.1 整车防爆外壳耐水压实验
3.4.2 电池箱防爆外壳耐水压实验
3.5 本章小结
第四章 履带车中继器弹射系统的设计
4.1 布放装置方案
4.2 布放装置设计
4.2.1 布放装置各构件介绍
4.2.2 中继器弹射系统工作全过程
4.3 弹射器弹射过程试验测试
4.4 本章小结
第五章 救援履带车环境探测和自动回撤
5.1 传感器模型和ICP算法
5.1.1 里程计的航迹推算定位
5.1.2 激光传感器扫描匹配定位
5.1.3 ICP扫描匹配算法
5.2 履带车传感器组布置和控制系统
5.2.1 传感器组
5.2.2 控制系统
5.3 环境探测和自动回撤
5.4 实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制[J]. 焦俊,陈靖,乔焰,王文周,王谟仕,辜丽川,李郑涛. 农业工程学报. 2018(04)
[2]中国煤矿安全现状分析及应对策略讨论[J]. 翁涛. 能源与节能. 2016(05)
[3]海底摆臂型履带式移动平台的越障性能[J]. 李力,曹拓,陈向东. 中南大学学报(自然科学版). 2015(07)
[4]障碍环境下多移动机器人动态优化队形变换[J]. 任立敏,王伟东,杜志江,唐德威. 机器人. 2013(05)
[5]里程计辅助陆用惯导行进间对准方法[J]. 肖烜,王清哲,付梦印,张继伟. 中国惯性技术学报. 2012(02)
[6]轮履复合式煤矿井下环境探测机器人的结构设计及运动特性分析[J]. 徐刚,牛志刚. 煤矿机械. 2011(03)
[7]煤矿救灾机器人定位技术研究[J]. 刘园园,葛世荣,朱华,高进可,王学让. 煤矿机械. 2011(01)
[8]爆炸危险区划分和仪表防爆设计[J]. 薛东胜. 石油化工自动化. 2010(04)
[9]矿用隔爆外壳水压实验装置的液压系统设计与应用[J]. 张国荣,张东速,安平,袁圆. 液压与气动. 2010(07)
[10]四履带双摆臂机器人越障机理及越障能力[J]. 李允旺,葛世荣,朱华,刘建. 机器人. 2010(02)
博士论文
[1]煤矿轮式移动机器人隔爆仓体与控制模式研究[D]. 周丹.中国矿业大学(北京) 2012
硕士论文
[1]煤矿井下探测机器人机构与特性分析[D]. 胡晗.太原理工大学 2014
[2]关节履带式机器人设计及运动性能研究[D]. 朴春日.上海交通大学 2013
[3]喷涂机器人防爆系统设计与动力学分析[D]. 聂勇刚.南昌航空大学 2012
[4]室内移动机器人自定位研究[D]. 陈焕.华南理工大学 2010
[5]井下探测机器人控制系统研制及其运动性能分析[D]. 王争.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2914946
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