矿用混凝土搅拌装置的研究

发布时间：2017-06-25 22:18

  本文关键词：矿用混凝土搅拌装置的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤矿锚喷支护时由于单机作业,配套性不强,难以形成支护机械化作业,严重影响着锚喷支护质量和井巷掘进速度。因此,研制能实现取料、送料、搅拌和喷射等工序一次性完成的混凝土湿喷成套设备组具有重要的现实意义。而矿用混凝土搅拌装置作为混凝土湿喷成套设备的重要组成部分,起到承接取料机和湿喷机的作用,它的主要功能是高效而有质量地完成混凝土的搅拌以及向湿喷机供料。基于矿井环境使用的特殊性及与其他设备的配套,本文设计了一种结构紧凑,集上料、搅拌、出料功能于一体的单卧轴强制式混凝土搅拌装置。基于系统功能要求,首先确定了矿用混凝土搅拌装置的总体设计方案;其次,对搅拌主机的主要参数进行了选取;最后,利用ANSYS软件对搅拌机构的不同受力工况进行了静强度校核,结果表明所设计的搅拌机构满足静力学要求。根据矿井巷道的空间尺寸要求,首先对搅拌装置中变幅机构的结构尺寸进行了详细设计,通过分析影响变幅上料机构工作性能的因素,建立了上料变幅油缸变幅力幅值波动最小化的数学优化模型,利用MATLAB软件对其进行了求解,从而最终得到变幅上料机构中最优化的铰点位置参数;其次,利用ADMAS软件对搅拌装置进行了运动学仿真及对其上料过程中的变幅驱动力进行了动态仿真验证,可知搅拌装置能够实现顺利地上料和出料,上料机构在满足上料功能的前提下,变幅力波动幅值得到了优化,进一步验证了优化的合理性。通过对影响搅拌装置搅拌性能的主要参数进行理论分析,最终得出搅拌速度和叶片安装角参数的取值范围;针对强制式搅拌机存在的搅拌低效区现象,通过添加小搅拌叶片的方式来实现搅拌低效区的消除,并通过设置对比实验,利用FLUENT软件分别对其流场进行了仿真,结果表明小叶片的添加对于搅拌低效区的消除具有一定的作用。在煤矿井下进行了矿用混凝土搅拌装置的工业性实验,实验结果表明搅拌装置能够实现顺利的上料和出料功能以及与其它设备实现了良好的匹配;通过混凝土搅拌性能实验验证了该装置具有良好的搅拌性能,所搅拌的混凝土满足煤矿井下混凝土的喷射要求。
【关键词】：混凝土搅拌装置 优化设计 运动学仿真 搅拌参数 流场仿真
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353.5
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-20
• 1 绪论20-30
• 1.1 研究背景及意义20-21
• 1.2 混凝土搅拌装置的研究现状21-27
• 1.3 矿用混凝土搅拌装置总体方案的确定27-28
• 1.4 课题主要研究内容28-29
• 1.5 本章小结29-30
• 2 矿用混凝土搅拌装置搅拌主机的设计及研究30-45
• 2.1 搅拌主机的主要结构设计与研究30-35
• 2.2 搅拌轴卡料工况下的受力分析及设计校核35-38
• 2.3 搅拌机构的强度有限元分析38-44
• 2.4 本章小结44-45
• 3 矿用混凝土搅拌装置变幅机构的研究45-63
• 3.1 搅拌装置变幅机构主要参数的确定45-49
• 3.2 基于MATLAB变幅上料机构的优化设计49-53
• 3.3 基于MATLAB数学模型的求解及其结果分析53-54
• 3.4 矿用混凝土搅拌装置的运动学仿真及分析54-62
• 3.5 本章小结62-63
• 4 矿用混凝土搅拌装置搅拌性能的研究63-85
• 4.1 搅拌叶片安装角的理论分析63-66
• 4.2 搅拌装置搅拌速度的理论分析66-70
• 4.3 搅拌低效区的消除研究70-74
• 4.4 基于FLUENT搅拌低效区消除的仿真验证74-76
• 4.5 搅拌低效区流场仿真对比试验分析76-84
• 4.6 本章小结84-85
• 5 矿用混凝土搅拌装置的工业性实验85-95
• 5.1 实验方案的制定86-87
• 5.2 功能性实验87-89
• 5.3 效率匹配性实验89-91
• 5.4 混凝土搅拌性能实验91-94
• 5.5 本章小结94-95
• 6 结论与展望95-98
• 6.1 结论95
• 6.2 展望95-98
• 参考文献98-102
• 作者简历102-106
• 学位论文数据集106

【参考文献】

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本文编号：483811