基于相似理论的采煤机调高试验装置设计研究

发布时间：2017-09-01 14:01

  本文关键词：基于相似理论的采煤机调高试验装置设计研究

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【摘要】：滚筒式采煤机是当前的煤矿井下应用的主要采煤装备,其自动调高技术是实现采煤自动化的关键性技术。目前对于自动调高技术研究多集中于理论分析与仿真模拟,相关的试验研究较为缺乏,受限于工作面的特殊工况无法通过真实采煤机结合现场工况来开展相关试验研究,故而有必要单独开发试验用采煤机调高试验装置。本文简单介绍了滚筒式采煤机结构组成,阐述了采煤机调高试验装置研究现状,提出了试验装置总体方案设计。针对某型薄煤层采煤机,根据相似理论建立了模型与原型间相似参数的相似准则。根据相似准则,确定了模拟螺旋滚筒相关结构参数,分别为滚筒叶片及滚筒端盘配置了截齿,利用SolidWorks建立了模拟螺旋滚筒三维模型。在对模拟螺旋滚筒的截割负载分析计算的基础上,采用通用变频器--普通三相异步电机的调速动力组合,结合截割负载及滚筒转速调速要求,进行了截割电机选型,结合模拟摇臂长度与减速比要求,设计二级齿轮减速装置,完成截割动力系统设计。设计采煤机调高试验装置液压系统,将液压系统划分为电液比例调高液压回路、电液比例牵引液压回路、手动控制液压回路和高压油源液压回路四部分,分别对其进行了设计。调高液压系统作为试验装置的核心,根据试验装置调高工况,分别选择模拟螺旋滚筒中心点处于最高点、中间位、最低点三种工况,计算三种工况下调高油缸受力,根据计算结果确定调高油缸工作压力、安装距、缸径等参数。计算三种工况下阀压降与进油流量,根据比例阀流量特性曲线选型调高回路电磁比例方向阀。在完成液压系统设计后,对液压泵站关键元部件进行计算选型,设计集成阀块和液压油箱组件,将各部件集成为液压泵站。在设计完成了所有功能模块后,综合考虑重心稳定性、机身振动、截割侧向力等因素,将功能模块整合完成试验装置整机设计。综合以上分析结果表明,本文设计的采煤采煤机调高试验装置能够在满足相似准则的前提下实现截割、牵引、调高动作。试验装置调高液压系统应用电液比例技术设计,为电液比例技术在采煤机调高控制中的推广应用进行了探索。试验装置为项目后续工作的开展奠定了基础。
【关键词】：相似理论 采煤机 试验装置 电液比例
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD421.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 滚筒式采煤机介绍16-17
• 1.2 采煤机调高试验装置研究现状17-22
• 1.2.1 煤岩界面识别简介17-18
• 1.2.2 调高试验装置研究现状18-22
• 1.3 课题总体方案设计、课题来源及研究意义22-24
• 1.3.1 课题总体方案设计22-23
• 1.3.2 课题来源与主要研究内容23-24
• 1.3.3 课题研究意义24
• 1.4 本章小结24-26
• 2 基于相似理论的模拟螺旋滚筒设计26-36
• 2.1 相似模型与相似理论26-27
• 2.2 采煤机调高试验装置相似准则的建立27-29
• 2.2.1 相似参数的确定27
• 2.2.2 相似准则的推导27-28
• 2.2.3 相似系数的确定28-29
• 2.3 模拟螺旋滚筒设计29-32
• 2.3.1 滚筒结构参数设计30
• 2.3.2 螺旋叶片上截齿配置30-31
• 2.3.3 端盘上截齿配置31-32
• 2.4 模拟螺旋滚筒三维建模32-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 截割动力系统设计36-44
• 3.1 滚筒截割负载计算36-38
• 3.1.1 单截齿截割负载计算36-38
• 3.1.2 滚筒等效截割负载计算38
• 3.2 截割电机选型38-39
• 3.2.1 滚筒截割消耗功率计算38-39
• 3.2.2 截割电机选型计算39
• 3.3 减速装置设计39-42
• 3.3.1 减速装置轴距参数设计40
• 3.3.2 减速比及速比分配40-41
• 3.3.3 齿轮组设计41-42
• 3.4 截割动力系统三维建模42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 采煤机调高试验装置液压系统设计44-58
• 4.1 电液比例调高液压回路设计44-53
• 4.1.1 调高工况分析44-48
• 4.1.2 调高油缸选型48-50
• 4.1.3 电磁比例方向阀选型50-52
• 4.1.4 液压回路设计52-53
• 4.2 电液比例牵引液压回路设计53
• 4.3 手动控制液压回路设计53-54
• 4.4 试验装置液压回路总设计54-56
• 4.5 本章小结56-58
• 5 液压泵站设计58-66
• 5.1 泵站关键元部件选型58-59
• 5.1.1 液压泵的选型58-59
• 5.1.2 泵站电机的选型59
• 5.2 集成阀块设计59-63
• 5.2.1 电磁回路集成阀块设计60-61
• 5.2.2 手动回路集成阀块设计61-63
• 5.3 油箱组件设计63-64
• 5.4 液压泵站集成设计64
• 5.5 本章小结64-66
• 6 采煤机调高试验装置整机设计66-72
• 6.1 底座设计66
• 6.2 行走机构设计66-68
• 6.3 模拟煤壁夹持装置设计68-69
• 6.4 试验装置部件集成69-70
• 6.5 本章小结70-72
• 7 总结与展望72-74
• 7.1 全文总结72-73
• 7.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 作者简介及读研期间主要科研成果80

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本文编号：772481