煤矿钻锚机器人自动钻锚单元研究

发布时间：2021-05-15 19:29

　　针对煤矿井下锚杆支护时需要人工布网、人工钻锚存在的作业环境差、劳动强度大、支护效率低等问题,提出了一种由掘进机器人、超前支护机器人和钻锚机器人构成的煤矿掘进机器人系统,旨在提高煤矿井下支护效率,降低井下工作人员劳动强度,最大限度的解放生产力。本文主要研究钻锚机器人自动钻锚单元。（1）设计了煤矿掘进机器人系统总体方案,提出了掘进机器人、超前支护机器人和钻锚机器人基本结构、工作原理以及协作机制。（2）设计了集自动钻锚单元、布网单元于一体的钻锚机器人总体方案,提出了一种新型的自动钻锚单元,给出了其工作原理,该单元具有自动换钻、钻进、安装锚杆等功能。（3）设计了自动钻锚单元的关键零部件,对电机和液压缸进行了选型计算。利用三维建模软件SolidWorks,建立了钻锚机器人以及自动钻锚单元的三维实体模型。（4）将钻锚机器人自动钻锚单元各部件三维实体模型导入到有限元分析软件ANSYS中,并建立其静力学仿真模型,对其进行强度校核、结构优化分析、模态分析以及疲劳强度分析等。（5）对自动钻锚单元进行运动学和动力学分析,并将自动钻锚单元三维实体模型导入运动学分析软件ADAMS中,对其进行简化处理、添加约束和... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外锚杆支护设备研究现状
        1.2.1 国外锚杆支护设备研究现状
        1.2.2 国内锚杆支护设备研究现状
    1.3 本文主要研究内容和技术路线
        1.3.1 本文主要研究内容
        1.3.2 本文技术路线
2 煤矿掘进机器人系统总体方案设计
    2.1 煤矿掘进机器人系统设计
        2.1.1 掘进机器人设计
        2.1.2 超前支护机器人设计
        2.1.3 钻锚机器人设计
    2.2 钻锚机器人自动钻锚单元设计
        2.2.1 自动钻锚单元结构设计和工作原理
        2.2.2 自动钻锚单元静力学分析
        2.2.3 自动钻锚单元运动学和动力学仿真分析
    2.3 本章小结
3 自动钻锚单元机械结构设计与建模
    3.1 自动钻锚单元机械结构设计要求
    3.2 自动钻锚单元整体机械结构设计
        3.2.1 SolidWorks三维建模软件的介绍
        3.2.2 自动钻锚单元整体三维建模
    3.3 自动钻锚单元主要部件机械结构设计
        3.3.1 自动上锚杆机构的设计
        3.3.2 自动钻锚机构的设计
    3.4 自动钻锚单元电机的选型计算
    3.5 自动钻锚单元液压缸的选型计算
    3.6 本章小结
4 自动钻锚单元静力学分析
    4.1 有限元分析理论概述
        4.1.1 ANSYS Workbench软件的介绍
        4.1.2 有限元分析原理
    4.2 自动钻锚单元关键部件的校核
        4.2.1 钻杆的校核
        4.2.2 液压臂上底盘的校核
    4.3 液压臂上底盘模态分析
        4.3.1 导入模型并划分网格
        4.3.2 加载并求解模态
    4.4 液压臂底盘的校核及结构优化改进
        4.4.1 液压臂底盘的校核
        4.4.2 液压臂底盘结构优化改进
    4.5 液压臂底盘的疲劳寿命分析
    4.6 钻锚机构的校核
    4.7 本章小结
5 自动钻锚单元运动学和动力学仿真分析
    5.1 ADAMS软件及其理论基础介绍
        5.1.1 ADAMS软件介绍
        5.1.2 ADAMS理论基础概述
    5.2 自动钻锚单元运动学和动力学模型的建立
        5.2.1 虚拟样机模型的导入
        5.2.2 约束与驱动的添加
    5.3 自动钻锚单元运动学仿真实验及分析
    5.4 自动钻锚单元动力学仿真实验及分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3188204