基于并联机构液压支架设计及其应用研究

发布时间：2020-05-22 07:06

【摘要】：液压支架是井下煤炭开采中最重要的设备之一。煤炭开采的安全保障是依靠液压支架的可靠性和稳定性支撑围岩和煤壁来保证煤炭安全开采有效进行,在保障开采环境开采机器安全运行时,也保障一线工作人员的生命财产安全。传统液压支架的研究和发展在原理上存在发展瓶颈对于高承载、精密控制等都存在问题。并联机构的优越性体现出来,其刚度高、结构稳定、承载能力强、动平台运动精度高、动平台运动速度快等特点在新型液压支架的设计中凸显出来。基于专家学者的工作理论,提出了两种运用并联机构的液压支架,并设计两种新型并联液压支架。从理论分析,通过ADAMS软件模拟并联机构的运动,并通过ANSYS Workbench对液压支架于围岩进行耦合模拟分析新型液压支架的刚度、强度可靠性。验证两种新型并联液压支架在实际煤炭开采中的可行性。理论分析通过分析运动副自由度,分析出3-SPS并联机构为6自由度并联机构,3-RPR并联机构为3自由度并联机构,同时也对并联机构的消极副,驱动副进行确定,最后将并联机构融合到液压支架的总体设计当中,由于添加机构使得两种并联液压支架的顶梁,即并联机构最终自由度都成为3自由度的少自由度并联机构,在煤炭开采过程中3个自由度的顶梁运动已经能够满足需要。通过设计在Solid works三维软件中建立出两个完整的并联液压支架模型。3-SPS并联机构和3-RPR并联机构在Solid works三维软件中建立好的模型,导入ADAMS软件进行运动学分析。得到动平台的位移、速度、加速度运动曲线图,同时也分析出并联机构的运动周期,为后期分析提供数据。根据液压支架围岩的耦合方式,在ANSYS Workbench中建立围岩、煤壁、液压支架三维一体的耦合模型。通过计算得到液压支架在初始状态最大工作阻力,为施加在耦合模型上的力。通过分析得到并联液压支架上各个部件的应力、应变、变形云图与现在使用的主流液压支架模拟分析得到的数据比较有较大的进步空间。最后,对部分零部件进行了优化设计,改进了零件设计,使其刚度和承载能力大大提升。并联机构设计出的新型并联液压支架在模拟分析与原始液压支架对比有较好的性能。在原理上克服传统液压支架的缺陷。为后续液压支架的设计提供思路。希望在未来并联液压支架在煤炭开采中具有实际使用。图[125]表[8]参[68]
【图文】：

掩护式液压支架

1 绪论速发展[36]，创新研制出正四连杆，反四连杆和单摆杆低位放顶煤液压支架，实现了综采工作面的安全高效开采[37]。在 21 世纪初期我国成功研制出两柱式放顶煤液压支架和电液控制自动化放顶煤工作面成套装备[38]，同时成功出口到澳大利亚。在 2004 年北京开采所和兖矿集团共同开发出世界上首台正规两柱掩护式支架 ZFY6800/18/35[39]。十一五期间成功研制出世界第一套最大支撑高度达到5.2m 的大采高放顶煤液压支架[40]。在 2013 年北重集团研制出最高采高 5.3m 的ZY12000/25.5/55D 型掩护式液压支架[41]。十二五期间研制出 7.2m 超大采高液压支架[42]。

支撑掩护式液压支架

1 绪论速发展[36]，创新研制出正四连杆，，反四连杆和单摆杆低位放顶煤液压支架，实现了综采工作面的安全高效开采[37]。在 21 世纪初期我国成功研制出两柱式放顶煤液压支架和电液控制自动化放顶煤工作面成套装备[38]，同时成功出口到澳大利亚。在 2004 年北京开采所和兖矿集团共同开发出世界上首台正规两柱掩护式支架 ZFY6800/18/35[39]。十一五期间成功研制出世界第一套最大支撑高度达到5.2m 的大采高放顶煤液压支架[40]。在 2013 年北重集团研制出最高采高 5.3m 的ZY12000/25.5/55D 型掩护式液压支架[41]。十二五期间研制出 7.2m 超大采高液压支架[42]。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD355.4

【参考文献】