无极绳单轨吊起吊单元的结构分析与优化设计

发布时间：2017-09-13 09:25

  本文关键词：无极绳单轨吊起吊单元的结构分析与优化设计

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【摘要】：煤炭开采量的快速增长在很大程度上依赖于先进的、自动化程度高的煤矿辅助运输设备的投入使用,目前无极绳单轨吊车在我国各地区煤矿井下的使用越来越普遍,给煤矿企业创造了巨大的财富。为进一步提高我国无极绳单轨吊车的起吊运输性能、降低成本、以及扩大产品在市场上的占有率,论文针对无极绳单轨吊起吊单元的结构开展研究。在对单轨吊设备进行调研及查阅相关资料的基础上,分析了国内外单轨吊装备的起吊单元结构,并对其进行了优缺点分析。在此基础上,提出了一种单轨吊轨道优化选型设计方法,并对轨道结构进行了选型设计。针对起吊运输不同载荷工况,对起吊梁结构进行了分析,设计了起吊梁的三种不同结构形式。本论文的主要研究内容如下：首先,理论研究了轨道梁在最不利载荷工况条件下的受力特点,并在此基础上,通过ANSYS对轨道梁结构进行了优化选型设计。其次,针对井下巷道特殊地质条件和绳牵引单轨吊车运行特点等情况,综合考虑吊运对象的载荷和体积、运行过程的安全及可靠性以及起吊梁维护和检修的简易性等要求,提出了起吊梁的三种不同设计方案,并选取了最不利载荷工况对这三种结构进行可行性校核,为设备的安全有效工作奠定了理论基础。最后,为进一步研究及验证在动载荷作用下起吊单元的可靠性与稳定性,分析轨道梁和气动葫芦起吊梁在外部激励作用下的响应情况,分别对轨道梁和气动葫芦起吊梁进行了模态分析；同时,考虑单轨吊车启动瞬间气动葫芦起吊梁受到的冲击载荷作用,对其进行瞬态动力学分析,并对结果曲线进行一定的分析,得出可靠结论指导相关实践活动。
【关键词】：无极绳单轨吊 轨道梁 起吊梁 优化选型设计 结构设计与分析
【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】：TD527
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 绳牵引单轨吊及起吊单元简介14-19
• 1.1.1 绳牵引单轨吊的特点14-16
• 1.1.2 绳牵引单轨吊起吊单元的相关要求16-17
• 1.1.3 起吊梁动力源种类17-19
• 1.2 国内外起吊梁研究现状19-21
• 1.3 课题研究背景与本文主要研究内容21-26
• 1.3.1 课题提出的时代背景21-22
• 1.3.2 绳牵引单轨吊起吊单元中的关键问题22
• 1.3.3 论文的主要研究内容与章节结构22-26
• 第2章 绳牵引单轨吊轨道梁优化选型设计26-48
• 2.1 TRIZ理论在机械产品设计中的应用26-28
• 2.2 ANSYS有限元简介28-30
• 2.2.1 有限元方法28-29
• 2.2.2 有限元单元类型29
• 2.2.3 ANSYS中各线性概念之间的区别29
• 2.2.4 ANSYS分析采用的单位制29-30
• 2.3 单轨系统30-34
• 2.4 单轨吊轨道受力数学模型与支座力计算34-38
• 2.4.1 2m轨道受力数学模型与支座力计算34-36
• 2.4.2 3m轨道受力数学模型与支座力计算36-38
• 2.5 单轨吊轨道受载工况下的内力计算38-42
• 2.5.1 抗弯强度计算38-39
• 2.5.2 抗剪强度计算39-40
• 2.5.3 挠度计算40
• 2.5.4 稳定性验算40
• 2.5.5 局部应力与折算应力验算40-42
• 2.6 单轨吊轨道有限元分析42-46
• 2.6.1 问题描述42
• 2.6.2 单轨吊轨道有限元模型42-43
• 2.6.3 结果分析43-44
• 2.6.4 不同长度的单轨吊轨道的有限元分析结果比较44-46
• 2.7 本章总结46-48
• 第3章 起吊梁的结构设计与强度分析48-68
• 3.1 气动葫芦起吊梁结构设计48-55
• 3.1.1 悬挂装置的结构设计49-53
• 3.1.2 气动葫芦的选型53
• 3.1.3 主梁的结构设计53-54
• 3.1.4 承载小车的结构设计54-55
• 3.2 气动葫芦起吊梁关键部件强度校核55-58
• 3.2.1 悬挂装置的有限元分析55-56
• 3.2.2 主梁的有限元分析56-57
• 3.2.3 气动葫芦起吊梁额定起吊载荷的确定57-58
• 3.3 手拉葫芦起吊梁结构设计58-60
• 3.3.1 手拉葫芦起吊梁的组成58-59
• 3.3.2 手拉葫芦起吊梁的特点59-60
• 3.4 手拉葫芦起吊梁关键部件的有限元分析60-61
• 3.4.1 主梁的有限元模型60
• 3.4.2 分析结果60-61
• 3.5 工字钢起吊梁结构设计61-62
• 3.6 工字钢起吊梁强度校核62-63
• 3.6.1 工字钢起吊梁的有限元模型62
• 3.6.2 分析结果62-63
• 3.7 承载小车典型运行工况分析63-65
• 3.8 本章总结65-68
• 第4章 起吊单元结构动力学分析68-82
• 4.1 结构动力学分析概述68-69
• 4.2 结构模态分析69-77
• 4.2.1 模态分析基础69-70
• 4.2.2 轨道梁结构模态分析70-73
• 4.2.2.1 施加载荷和约束处理70-71
• 4.2.2.2 结果分析71-73
• 4.2.3 气动葫芦起吊梁结构模态分析73-77
• 4.2.3.1 工况描述73-74
• 4.2.3.2 施加载荷和约束处理74
• 4.2.3.3 分析结果74-75
• 4.2.3.4 预应力模态分析结果75-77
• 4.3 结构瞬态动力学分析77-81
• 4.3.1 瞬态动力学分析基础77-78
• 4.3.2 气动葫芦起吊梁结构瞬态动力学分析78-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第5章 结论与展望82-84
• 5.1 全文总结82
• 5.2 创新点82-83
• 5.3 进一步研究工作展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 作者简介及读研期间主要科研成果90

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1 张亚运;无极绳单轨吊起吊单元的结构分析与优化设计[D];安徽理工大学;2016年

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3 徐开卓;用于气动葫芦的叶片式马达运行稳定性研究[D];三峡大学;2008年

4 石岩;矿用气动单轨吊的研制与应用[D];河北工程大学;2014年

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本文编号：842848