支撑式冲击破岩掘进机工作机构力学特性研究

发布时间：2019-09-28 16:04

【摘要】：支撑式冲击破岩掘进机是专为解决井下巷道硬岩破碎研发的集破碎、装载、支护、转运、行走于一体的一款新型掘进机。该论文的研究内容是我参加导师承担该机研发的部分内容。本论文以该机的工作机构作为研究对象,利用Pro/E建立工作机构三维模型,通过ADAMS虚拟样机仿真和旋转矩阵法分别获得工作机构的作业性能参数,为后续仿真提供准确的样机模型。根据液压冲击锤力学模型采用应力波合成理论并结合Matlab汇编语言求得冲击破岩的凿入力,使用有限元分析软件ANSYS Workbench对工作机构的两种典型冲击工况进行有限元分析、模态分析、谐响应分析及疲劳寿命分析。由有限元分析确定了该工作机构的应力集中区域和危险断面,所得结论证实其满足强度和刚度要求；利用模态分析获得了该工作机构的固有频率和相应振型,搞清了其振动特性,为合理选择冲击锤的作业频率、采取必要措施有效避开整个工作机构的共振提供了依据；采用谐响应分析得到了四个关键位置的横向、垂向和纵向的位移-频率响应曲线,确定了位移响应最大的频率段,为解决工作机构振动问题提供有利依据；通过疲劳寿命分析得出了该工作机构的寿命云图、总损伤及疲劳敏感性曲线,验证了工作机构寿命的可靠性,并根据疲劳分析研究结果提出了合理的改进意见。所作的研究及其研究成果为改进支撑式冲击破岩掘进机工作机构的设计、改善其工作性能、解决目前岩石掘进面临的困难、以及加速岩石掘进机械化程度都具有重要意义。
【图文】：

冲击破岩,掘进机

１．４本文xO究的目的和意义逡逑为了解决目前岩石掘进面临的困难和岩石掘进机械化推进遇到的难题，本课题组与企逡逑业合作，联合研发了支撑式冲击破岩的掘进机（简称掘岩机，如图１．２所示）。逡逑１－双液压冲击键，２－支护液压缸，３－支护架体，４－推拉液压缸，５－皮带输送机逡逑图１．２支撑式冲击破岩掘进机逡逑Ｆｉｇ．１．２邋Ｓｕｐｐｏｒｔｉ打ｇ邋ｔｙｐｅ邋ｉｍｐａｃｔｉ打ｇ－ｃｒｕｓｈｉ打ｇ－ｒｏｃｋ邋ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ逡逑该型支撑式冲击破岩掘进机是一种新型硬岩掘进设备，它利用并联的双液压冲击链１逡逑连续冲击破碎岩体或煤层。在工作机构冲击破碎岩体时，利用支护液压缸２将支护架体３逡逑支撑至巷道顶部，将该机牢牢固定，保证设备在工作时不至因冲击破碎产生的反作用力而逡逑向后运动，利用水平布置的推拉液压缸４实现自移，自带皮带输送机５采用低速大扭矩液逡逑压马达直接驱动，结构简单紧凑，减小了故障环节。逡逑该机具有冲击破碎效率高，设备稳定性、安全性好，结构简洁，便于维护、使用及操逡逑作等优点。与目前市场上的硬岩掘迸机相比

流程图,破岩机,实体模型

１逦４逡逑链磁嫩Ｉ￣￣逦１活塞回棚违￣￣逡逑图２．１液压冲击链活塞工作过程流程图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｉｍｐａｃｔｉｎｇ邋ｈａｍｍｅｒ邋ｐｉｓｔｏｎ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑该工作机构在作业时，转健液压缸的伸缩控制双液压冲击链绕其与伸缩臂的较接点做逡逑回转运动，Ｗ此调整液压冲击键的冲击方位，使其尽量与破碎面保持垂直状态；伸缩臂液逡逑压缸的伸缩控制伸缩臂在摇臂上的滑行，，两个限位滑块用Ｗ限制伸缩臂行程，进而有效控逡逑制工作臂的的长短；动臂液压缸的伸缩控制摇臂的起伏运动；举升液压缸的伸缩控制动臂逡逑的仰俯运动，进而间接控制摇臂的起落；整个工作机构的整体摆动是通过摆动支座与龙口逡逑架之间的回转液压缸来实现的。逡逑２．３工作机构的特点逡逑支撑式冲击破岩掘进机是利用两个液压冲击健破碎和巧装岩石、胶带机连续运输、迈逡逑步行走的一种新型掘进设备，与Ｗ往部分断面岩巷掘进化的工作机构相比具有Ｗ下特点：逡逑（１）
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD421.5

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