对峙式乳化液泵运动及动态特性的研究

发布时间：2017-06-25 10:10

  本文关键词：对峙式乳化液泵运动及动态特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着煤矿井下综采能力的提升和相关装备的发展,乳化液泵作为煤矿安全保护设备——液压支架的动力源,要求必须向“高压力、大排量”的趋势向前发展。本课题组研究开发的对峙式乳化液泵作为一种新型乳化液泵,在兼顾上述发展理念的同时,对原有乳化液泵内部传动机构进行了合理改进,打破了以往乳化液曲轴连杆传统的布置方式,开辟大排量乳化液发展的新方向,提出了“少曲拐、、多柱塞”新的设计理念。对该种设计理念来讲影响整机性能的关键部件即为曲柄连杆机构,它的设计合理与否将直接影响着该设计理念的实现,故对峙式乳化液泵曲柄连杆机构运动副的运动及动态特性的研究是一项具有重要意义的课题。 通过现场调研和相关文献收集,概括了曲轴、连杆的设计原则，，确定了两支承三曲拐曲轴的曲柄销空间最佳位置,解决了左右连杆同步运动的难题,给出了该组件最佳结构形式,即内外连杆之间采用球面为相对运动转动副,并研制出该组件。运用复向量理论对该种曲柄连杆机构进行运动学分析,探索出了该机构中滑块的位移、速度、加速度变化规律。基于工程力学和机构学的原理,给出了各构件内所受动静载荷的计算方法,为该机构的强度、刚度校核奠定力学基础。利用CAD绘图软件Solidworks建模功能对曲轴、连杆、滑块进行有效建模,结合虚拟样机软件ADAMS进行动态仿真,得出了该机构滑块位移、速度及加速度的变化规律曲线图,获得了曲轴各曲柄销和滑块铰接处受力曲线图,验证了上述给出的数学模型正确合理。利用ADAMS软件参数化优化功能,针对本课题中曲柄连杆机构,确定了曲轴曲拐偏心距r为设计变量,滑块加速度变化范围最小为优化目标,获得了最优参数组合。
【关键词】：对峙式乳化液泵 曲柄连杆机构 动态仿真 有限元分析 参数化优化
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD355.4;TH38
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 引言16-18
• 1 绪论18-26
• 1.1 概述18-21
• 1.1.1 乳化液泵在煤矿中应用18
• 1.1.2 课题来源18
• 1.1.3 项目简介18-21
• 1.2 研究背景21
• 1.3 国内外研究现状及存在问题21-24
• 1.3.1 国外现状21-22
• 1.3.2 国内现状22-24
• 1.3.3 存在的问题24
• 1.4 课题研究内容和方法24-25
• 1.4.1 研究内容24
• 1.4.2 研究方法24-25
• 1.5 课题的研究目的25
• 1.6 本章小结25-26
• 2 对峙式乳化液泵曲轴连杆机构设计26-40
• 2.1 对峙式乳化液泵曲轴的设计26-31
• 2.1.1 曲轴结构名称简介26-27
• 2.1.2 曲轴结构设计原则27
• 2.1.3 曲柄销空间位置的布置27-28
• 2.1.4 初定曲轴主要尺寸28-30
• 2.1.5 对峙式乳化液泵曲轴的结构尺寸30-31
• 2.2 对峙式乳化液泵连杆的设计31-38
• 2.2.1 连杆结构简介31-32
• 2.2.2 连杆结构设计原则32
• 2.2.3 初定连杆主要尺寸32-35
• 2.2.4 对峙式双连杆结构35-36
• 2.2.5 连杆主要结构尺寸36-38
• 2.3 本章小结38-40
• 3 对峙式乳化液泵曲柄连杆机构动力学40-58
• 3.1 对峙式乳化液泵曲柄连杆机构运动学分析40-46
• 3.1.1 平面运动学中的复向量记法40-41
• 3.1.2 应用复向量记法的运动分析41-46
• 3.2 对峙式乳化液泵曲柄连杆机构动力学分析46-54
• 3.2.1 曲柄连杆机构惯性力46-50
• 3.2.2 曲柄连杆机构作用力50-54
• 3.3 泵的安装座受力及振动54-56
• 3.3.1 安装座受力及振动原因54-56
• 3.3.2 泵的安装座振动措施56
• 3.4 本章小结56-58
• 4 对峙式乳化液泵曲柄连杆机构的动态仿真分析58-76
• 4.1 计算机辅助分析及曲柄连杆机构建模58-63
• 4.1.1 计算机辅助工具58
• 4.1.2 对峙式乳化液泵曲柄连杆机构三维建模58-63
• 4.2 虚拟样机技术63-65
• 4.2.1 虚拟样机技术简述63-64
• 4.2.2 虚拟样机仿真分析步骤64-65
• 4.2.3 ADAMS软件概述65
• 4.3 对峙式乳化液泵曲柄连杆滑块机构仿真分析65-75
• 4.3.1 导入实体模型65-67
• 4.3.2 添加约束和驱动67-68
• 4.3.3 施加载荷68-70
• 4.3.4 机构模型运动学仿真70-71
• 4.3.5 机构模型动力学仿真71-75
• 4.4 本章小结75-76
• 5 对峙式乳化液泵曲轴连杆有限元分析76-90
• 5.1 ANSYS Workbench简介76-77
• 5.2 曲轴有限元分析77-84
• 5.2.1 曲轴建模77-78
• 5.2.2 定义材料特性78
• 5.2.3 网格划分78-79
• 5.2.4 约束条件79
• 5.2.5 施加载荷79-82
• 5.2.6 分析结果82-84
• 5.3 双连杆有限元分析84-88
• 5.3.1 双连杆建模84-85
• 5.3.2 网格划分85-86
• 5.3.3 连杆边界条件确定86
• 5.3.4 分析结果86-88
• 5.4 本章小结88-90
• 6 对峙式乳化液泵曲柄连杆机构参数化分析90-100
• 6.1 ADAMS参数化分析简介90
• 6.2 参数化曲柄连杆滑块机构90-93
• 6.2.1 参数化方式的确定90-91
• 6.2.2 产生设计变量91-92
• 6.2.3 控制变量取值范围92-93
• 6.3 参数化仿真分析93-99
• 6.3.1 参数化仿真分析目的93
• 6.3.2 参数化仿真分析93-99
• 6.4 本章小结99-100
• 7 总结与展望100-102
• 7.1 总结100-101
• 7.2 展望101-102
• 参考文献102-106
• 致谢106-108
• 作者简介及读研期间主要科研成果108

【参考文献】

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本文编号：481724