井下应急移动排水车液压系统的研究

发布时间：2017-08-23 08:30

  本文关键词：井下应急移动排水车液压系统的研究

  更多相关文章： 应急排水车 液压系统原理图 数学模型 功率键合图 平衡阀 制动特性

【摘要】：我国作为煤炭资源大国以及煤炭消耗大国，每年的煤炭开采量都是几十亿吨以上。随着煤层开采深度的不断加深，地质条件也越来越复杂，很多因素难以预料，使得煤矿透水事故在我国煤矿时有发生。这对企业的正常运行以及人员的生命财产安全都是一种严重的威胁。对于煤矿透水事故，我们应当以预防为主，但一旦发生，如何在第一时间内将井下的积水排尽，把财产损失和人员伤亡降到最低，具有非常重要的现实意义。针对这一问题，课题组提出了井下应急移动排水车的设计方案。井下应急移动排水车主要包括行走部分、排水作业部分以及液压驱动控制部分，液压驱动控制部分作为井下应急移动排水车的重要组成部分，本文将对该部分进行分析与研究。 本课题在确定的整个设计方案之上，根据机构动作要求以及可能遇到的现实工况条件对井下应急移动排水车的液压系统进行了设计，绘制了相应的液压系统原理图，并对重要液压元件的参数进行了计算。为了防止井下应急移动排水车在斜井巷道内出现溜坡和马达吸空现象的发生，在行走回路中增加了平衡阀以及紧急制动液压系统，这不仅可以避免事故的发生，同时也增加了井下应急移动排水车对于紧急情况的应变能力。 本文对起重机构的液压系统建立了数学模型，推导出了起重油缸起吊水泵工作过程中以换向阀阀芯位移为输入，活塞杆位移为输出的开、闭环传递函数，运用自动控制原理的基本知识，从理论上分析了该系统的稳态特性和频率特性，并用MATLAB/SIMULINK软件对该系统的稳态特性，动态特性以及频率特性进行了仿真分析。研究结果表明：该系统在单位阶跃函数输入作用下，稳态误差为0，没有振荡和超调，，但系统的响应速度较慢，经过校正之后系统的上升时间约为0.016s，调节时间约为0.065s，相位裕度约为41.8，幅值裕度约为12.6dB，满足对应急移动排水车的性能要求。 本文利用功率键合图，建立了行走限速制动液压系统的数学模型，推导了状态方程，利用MATLAB/SIMULINK软件建立仿真模型，分析了井下应急移动排水车在制动过程中的动态特性，并用AMESim软件重点分析了平衡阀对液压马达制动特性的影响，研究表明：阻尼孔直径在1mm~3mm之间时，液压马达在制动过程中的液压制动时间会随着阻尼孔直径的增大而减小；弹簧刚度在14000N/m~42000N/m之间时，液压马达的液压制动时间会随着弹簧刚度的减小而增大；其他参数的变化对液压马达液压制动时间的影响不大。 通过制造实验样机，用实验室试验来验证液压系统与机构之间的合理性以及仿真结果的正确性。
【关键词】：应急排水车 液压系统原理图 数学模型 功率键合图 平衡阀 制动特性
【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
• ABSTRACT5-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 煤矿抢险救援排水方法11-15
• 1.3 应急移动排水车液压系统研究的意义15
• 1.4 履带式车辆行走液压系统概况15-17
• 1.5 课题研究的主要内容及技术路线17-18
• 1.6 本章小结18-20
• 第二章 井下应急移动排水车液压系统设计20-32
• 2.1 井下应急移动排水车结构20-24
• 2.1.1 井下应急移动排水车的总体方案20-21
• 2.1.2 井下应急移动排水车的结构21-24
• 2.2 井下应急移动排水车液压系统设计24-31
• 2.2.1 各执行机构主要回路设计24-28
• 2.2.2 液压系统主要元件的参数确定28-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 起重机构液压系统建模与仿真分析32-50
• 3.1 起重机构液压系统的数学模型32-40
• 3.1.1 换向阀的数学模型33-35
• 3.1.2 液压缸的数学模型35-40
• 3.2 起重机构液压系统的性能分析40-47
• 3.2.1 Simulink 仿真软件介绍40-41
• 3.2.2 起重机构液压系统的稳定性分析41-42
• 3.2.3 起重机构液压系统的稳态误差42-43
• 3.2.4 起重机构液压系统的动态性能分析43-44
• 3.2.5 起重机构液压系统的频率特性分析44-47
• 3.3 起重机构液压系统校正47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 行走限速制动液压系统建模与仿真分析50-80
• 4.1 功率键合图理论基础50-55
• 4.2 行走限速制动回路的数学模型55-66
• 4.2.1 液压元件的键合图模型55-58
• 4.2.2 液压回路的功率键合图58-60
• 4.2.3 液压回路的状态方程60-66
• 4.3 仿真及结果分析66-69
• 4.4 平衡阀对系统制动特性的影响分析69-78
• 4.4.1 AMESim 软件介绍69-70
• 4.4.2 AMESim 仿真模型的建立70-72
• 4.4.3 仿真参数设置72-73
• 4.4.4 控制信号73-74
• 4.4.5 仿真及结果分析74-78
• 4.5 本章小结78-80
• 第五章 排水车液压系统性能试验80-86
• 5.1 实验目的80
• 5.2 实验仪器80-81
• 5.3 实验过程81-83
• 5.4 实验结果与分析83-86
• 第六章 结论与展望86-88
• 6.1 结论86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-92
• 致谢92-94
• 攻读硕士期间发表的学术论文94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 顾临怡,谢英俊,王庆丰;工程机械大惯性负载起制动平稳性的研究[J];工程机械;2001年02期

2 丁问司;黄晓东;;氮爆式液压冲击器的仿真建模[J];华南理工大学学报(自然科学版);2010年02期

3 袁立鹏,赵克定,李海金;阀控液压缸统一流量方程的分析研究[J];机床与液压;2005年08期

4 王欣;宋晓光;薛林;;基于Matlab/Simulink的键合图在液压系统动态仿真中的应用[J];机床与液压;2007年06期

5 于淼;石博强;;基于AMESim的铰接式自卸车液压制动系统建模与仿真[J];机床与液压;2009年03期

6 刘茂福;曹显利;;基于AMESim的全液压轮胎起重机行走系统仿真与优化[J];机床与液压;2010年10期

7 韩贺永;黄庆学;张洪;王建梅;李玉贵;;液压矫直机液压伺服系统动态特性分析比较[J];吉林大学学报(工学版);2012年02期

8 马晓宏;陈冰冰;甘学辉;孙志军;;电液比例阀控缸位置控制系统的建模与仿真研究[J];机械设计与制造;2008年04期

9 李锋;周召发;马长林;;基于仿真与遗传算法的液压控制系统优化研究[J];计算机测量与控制;2006年03期

10 邢冬梅;叶义成;赵雯雯;王其虎;;我国矿山透水事故致因分析及安全管理对策[J];中国安全生产科学技术;2011年12期

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1 胡坤;带式输送机绿色设计关键技术与应用研究[D];安徽理工大学;2012年

本文编号：724027