基于虚拟样机技术的矿车取料机的研究

发布时间：2017-10-12 02:38

  本文关键词：基于虚拟样机技术的矿车取料机的研究

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【摘要】：随着湿喷工艺在煤矿巷道支护工艺中推广,煤矿掘进巷道上料、搅拌、湿喷一体化成套设备受到煤矿企业广泛关注。全国多所研究机构相继研制出煤矿巷道条件下的几种类型湿喷机、搅拌机和取料机等机械,但尚未研发出有效的上料、搅拌、湿喷一体化的成套设备系统。取料机取代人工劳动作为矿用湿喷机和搅拌机的直接上料装置,其工作效率和工作能力对巷道湿喷效率影响较大。而目前已经生产的上料机中普遍存在抓挖能力不足、效率不匹配或者实验效果不理想等现象,是掘进工作面成套设备一直未得到大面积推广的重要原因。本文运用现代机械设计理论和方法,结合散料抓斗的相关知识,分析矿车取料机工作对象和工作特点,确定抓斗机构结构,建立抓挖过程动态平衡方程和抓挖轨迹曲线方程;建立矿车取料机抓斗机构抓挖能力的非线性优化模型,优化矿车取料机抓斗机构,基于拉格朗日乘子法求解优化模型,得到抓斗结构参数最优解,利用Matlab软件编程和仿真,得到最优结构参数下抓斗机构抓挖过程阻力变化规律;基于虚拟样机技术,建立抓斗机构和矿车取料机虚拟样机模型,对抓斗抓挖过程进行动力学仿真、结构性能分析和整机稳定性分析,仿真和分析结果验证了抓斗机构的结构强度、刚度和运动均能满足工作要求;矿车取料机抓斗机构进行了样机的试制和工业性实验,实验结果验证了抓斗机构能够实现基本功能,其抓挖能力、工作效率、取净率和洒落情况等完全满足井下现场施工要求,并通过实验分析抓斗自重和下落速度对抓挖能力的影响效果。
【关键词】：矿车取料机 虚拟样机 结构优化 有限元分析 实验
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD524.2;TD40
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-19
• 1 绪论19-30
• 1.1 研究背景和意义19-21
• 1.2 矿车取料机研究现状21-26
• 1.3 虚拟样机技术的发展26-27
• 1.4 本文研究目的和内容27-29
• 1.5 本章小结29-30
• 2 矿车取料机抓斗挖掘仿真数学模型建立30-46
• 2.1 物料特性参数和工况分析30-33
• 2.2 抓斗的几何结构和受力分析33-35
• 2.3 抓取阻力的计算35-41
• 2.4 挖掘曲线的建立和求解41-44
• 2.5 抓斗抓挖过程动态平衡44-45
• 2.6 本章小结45-46
• 3 矿车取料机抓斗的结构优化和仿真46-60
• 3.1 抓斗抓取能力分析及优化目标46-47
• 3.2 抓斗结构参数优化47-53
• 3.3 Matlab仿真优化53-54
• 3.4 抓斗结构参数优化仿真54-56
• 3.5 抓斗抓挖过程力学仿真56-59
• 3.6 本章小结59-60
• 4 抓斗静力学分析60-75
• 4.1 抓斗三维建模60-62
• 4.2 有限元理论62-63
• 4.3 抓斗的静力学分析63-71
• 4.4 抓斗运动学分析71-74
• 4.5 本章小结74-75
• 5 矿车取料机整机稳定性分析75-83
• 5.1 取料机整机结构参数75-79
• 5.2 取料机平衡状态研究79-81
• 5.3 取料机最大提升能力81-82
• 5.4 影响取料机取料效果的因素82
• 5.5 本章小结82-83
• 6 矿车取料机抓斗样机试制与工业性实验83-95
• 6.1 样机试制83-87
• 6.2 功能性工业实验87-91
• 6.3 研究性工业实验91-94
• 6.4 本章小结94-95
• 7 结论和展望95-97
• 7.1 结论95-96
• 7.2 展望96-97
• 参考文献97-102
• 附录 1102-104
• 作者简历104-106
• 学位论文数据集106

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