矿用支架拆装吊臂的优化设计及稳定性控制研究
发布时间：2023-04-19 22:36
矿用液压支架主要为煤炭综采工作提供支撑保护,是矿山安全作业的关键保障设备。由于受到井下恶劣环境的影响,液压支架在运行中会受到多种类型的损伤,为保证液压支架的长期稳定运行,需要对其进行定期的解体检修和维护。矿用支架拆装吊臂作为支架解体、立柱拆装的关键设备,其工作的安全性、稳定性和能效性已成为液压支架拆装设备设计的关键因素。本文针对传统液压支架拆装设备中存在的问题,结合委托单位的设计需求,在完成整体框架式拆装结构设计的基础上,主要进行了液压支架拆装吊臂截面和铰点位置的优化设计;基于模糊自整定-准PR控制模型实现了运行稳定性控制设计;通过设计角位移检测装置和变阻尼控制器,基于模糊规则实现变幅起吊过程的防摆控制设计。主要研究内容如下:(1)整体的框架式拆装结构设计:在分析矿用液压支架结构特点的基础上,设计能够适用于多种规格液压支架拆装的框架式设备。其中包括:整体框架结构、单铰双钩吊装机构、轨道平板工作台以及电动葫芦、磁力吸盘等其他辅助机构。(2)吊臂结构优化设计:通过Ansys Work Bench中的Direction Optimization模块,以轻量化为目标,采用Screening优化...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.1.1 我国的矿用液压支架再制造概况
1.1.2 矿用液压支架起吊装置的发展
1.1.3 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 传统的液压支架拆装方式
1.2.2 液压支架拆装专用设备
1.3 本文主要研究内容与结构
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文结构
1.4 本章小结
第二章 液压支架拆装设备结构设计
2.1 综采机械化设备概况
2.2 综采液压支架介绍
2.2.1 液压支架的类型
2.2.2 液压支架的结构组成
2.3 拆装设备需满足的基本工作要求
2.3.1 工作环境及性能要求
2.3.2 实现目的
2.4 拆装设备的组成
2.4.1 框架式拆装结构
2.4.2 单钩双铰吊装机构
2.4.3 轨道平板工作台
2.4.4 其他结构功能
2.4.5 立柱专用拆装吊臂
2.5 本章小结
第三章 吊臂优化设计
3.1 引言
3.2 吊臂截面优化
3.2.1 吊臂截面形式的选择
3.2.2 U型截面的参数分析
3.2.3 吊臂静力学分析
3.2.4 优化设计的相关参数
3.2.5 优化运算过程及结果分析
3.3 铰点位置优化
3.3.1 变幅机构受力分析
3.3.2 液压缸伸缩与变幅角度的几何关系分析
3.3.3 铰点位置优化数学模型的建立
3.3.4 Adams优化结果仿真
3.4 本章小结
第四章 电液驱动系统稳定性控制
4.1 引言
4.2 电液驱动系统介绍
4.3 吊臂电液驱动系统建模
4.3.1 比例放大元件
4.3.2 电液比例阀
4.3.3 四通阀控非对称液压缸
4.3.4 检测反馈元件
4.3.5 吊臂电液驱动系统框图
4.4 吊臂电液驱动系统响应分析
4.4.1 电液驱动系统的传递函数
4.4.2 基于Simulink电液驱动系统响应分析
4.5 吊臂电液驱动系统复合校正
4.5.1 PI(比例积分)控制
4.5.2 PR(比例谐振)控制
4.5.3 控制器的参数分析
4.5.4 系统复合校正控制方式的选择
4.5.5 模糊控制
4.5.6 模糊自整定-准PR控制器的设计
4.6 本章小结
第五章 变幅起吊过程的防摆控制
5.1 引言
5.2 吊臂工作原理
5.3 吊摆机构建模与仿真
5.3.1 吊摆机构数学模型
5.3.2 吊摆系统Simulink仿真
5.4 角度补偿控制方法及防摆控制器
5.4.1 角度补偿控制方法
5.4.2 防摆控制器
5.4.3 吊臂控制系统整体仿真
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
本文编号：3794346
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.1.1 我国的矿用液压支架再制造概况
1.1.2 矿用液压支架起吊装置的发展
1.1.3 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 传统的液压支架拆装方式
1.2.2 液压支架拆装专用设备
1.3 本文主要研究内容与结构
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文结构
1.4 本章小结
第二章 液压支架拆装设备结构设计
2.1 综采机械化设备概况
2.2 综采液压支架介绍
2.2.1 液压支架的类型
2.2.2 液压支架的结构组成
2.3 拆装设备需满足的基本工作要求
2.3.1 工作环境及性能要求
2.3.2 实现目的
2.4 拆装设备的组成
2.4.1 框架式拆装结构
2.4.2 单钩双铰吊装机构
2.4.3 轨道平板工作台
2.4.4 其他结构功能
2.4.5 立柱专用拆装吊臂
2.5 本章小结
第三章 吊臂优化设计
3.1 引言
3.2 吊臂截面优化
3.2.1 吊臂截面形式的选择
3.2.2 U型截面的参数分析
3.2.3 吊臂静力学分析
3.2.4 优化设计的相关参数
3.2.5 优化运算过程及结果分析
3.3 铰点位置优化
3.3.1 变幅机构受力分析
3.3.2 液压缸伸缩与变幅角度的几何关系分析
3.3.3 铰点位置优化数学模型的建立
3.3.4 Adams优化结果仿真
3.4 本章小结
第四章 电液驱动系统稳定性控制
4.1 引言
4.2 电液驱动系统介绍
4.3 吊臂电液驱动系统建模
4.3.1 比例放大元件
4.3.2 电液比例阀
4.3.3 四通阀控非对称液压缸
4.3.4 检测反馈元件
4.3.5 吊臂电液驱动系统框图
4.4 吊臂电液驱动系统响应分析
4.4.1 电液驱动系统的传递函数
4.4.2 基于Simulink电液驱动系统响应分析
4.5 吊臂电液驱动系统复合校正
4.5.1 PI(比例积分)控制
4.5.2 PR(比例谐振)控制
4.5.3 控制器的参数分析
4.5.4 系统复合校正控制方式的选择
4.5.5 模糊控制
4.5.6 模糊自整定-准PR控制器的设计
4.6 本章小结
第五章 变幅起吊过程的防摆控制
5.1 引言
5.2 吊臂工作原理
5.3 吊摆机构建模与仿真
5.3.1 吊摆机构数学模型
5.3.2 吊摆系统Simulink仿真
5.4 角度补偿控制方法及防摆控制器
5.4.1 角度补偿控制方法
5.4.2 防摆控制器
5.4.3 吊臂控制系统整体仿真
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
本文编号：3794346
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