基于ANSYS的矿用连接臂模态及谐响应分析

连接臂是联接掘锚一体机与带式转载机的主要部件,其安全性和稳定性直接决定了掘进效率及掘进作业安全。掘锚一体机在截煤过程中设备持续振动,会不可避免地对连接臂产生振动,影响连接臂的使用寿命。利用Solid Works建立连接臂的三维模型,然后导入ANSYS Workbench中对连接臂模型进行模态及谐响应分析。通过模态分析得到连接臂各阶固有频率和振型并据此选择合适板材强度,避免发生共振;通过谐响应分析得到连接臂发生共振的频率和幅值,为连接臂的结构设计提供理论依据。

刮板输送机链轮结构优化设计

基于链环受力变形后的包络面和中心线,提出两种链轮优化设计方法,给出具体实现流程,针对具体工况对链轮进行优化。结果表明,优化后的链轮在相同载荷条件下最大应变明显减小,最大应变区域位于链窝中心,应变分布趋向均匀化,受力特性明显改善;对两种优化方法进行对比分析,工程应用中建议采用提取链环受力变形后的包络面作为链轮链窝曲面的优化方法;不能循环利用该方法对链轮进行优化,提取优化后模型的分析结果,再次重构链轮链窝,其力学特性不会进一步改善。

刮板输送机链轮传动系统接触动力学仿真分析

建立基于MSC.ADAMS的刮板输送机链轮传动系统虚拟样机模型,分析在各种工况下的动力特性。分析得出机头与机尾的驱动力矩及其合力矩的变化规律:启动瞬间驱动力矩快速到达最大值,平稳运行过程中呈现周期性变化,为配置装机电机的功率提供参考依据;分析得出圆环链与链轮之间接触力的变化规律、接触力最大值及其对应位置,为链轮有限元分析及结构优化提供载荷参考;分析得出圆环链所受拉力的变化规律,为进行链轮传动系统瞬态动力学提供了参考。

刮板输送机链轮卡链工况下的动力学特性分析

建立了基于瞬态动力学分析软件MSC.Dytran的刮板输送机链轮传动系统等效动力学模型,分析了卡链过程中链轮与圆环链之间的接触动力学特性,得出链轮最大应变的变化规律:伴随着链轮与圆环链"冲击—反弹",最大应变在0.06 s内经历4次"小—大—小"周期性变化,且随着循环次数的增加,应变峰值逐渐降低,最后随着电机输出力矩的增加最大应变同步增加;选定链轮上5个特殊位置的节点,分析得出卡链过程中其应变、法向接触力、切向力、摩擦力的变化规律。

刮板输送机链轮瞬态动力学响应分析

对刮板输送机链轮与圆环链在平稳运行工况下进行瞬态动力学分析,得出了链轮在典型姿态下的应变响应,以及链轮链窝关键位置的应变历程、法向力历程和切向力历程。通过分析得知,链轮与圆环链啮合过程中链轮承载不均匀,链轮与圆环链之间会产生明显的滑动现象;圆环链的底面与链轮链窝底平面之间存在间隙,这会加剧链轮表面的磨损和压溃。针对这些问题,分别给出了相应的改进措施,改进后可以延缓链轮的磨损和压溃,提高链轮的使用寿命。

煤矿巷道开槽机械臂控制策略开发及仿真分析

针对现有开槽装备的技术不足,提出一种大折展比开槽机械臂构型,完成其结构设计,该机械臂最大作业高度为4280 mm,最大作业深度为2706 mm,最大作业宽度为4212.5 mm,针对矩形巷道,基于栅格法,开发了机械臂智能控制策略,在宽度5000 mm,高度4000 mm的巷道条件下,对控制策略仿真分析可得,顶板开槽过程中轨迹最大偏差为22 mm,侧帮开槽过程中轨迹最大偏差为53 mm,底板开槽过程中轨迹最大偏差为53 mm,满足巷道施工需求。

智能化多功能电动康复床的研制

根据目前国内外康复/护理床等产品的技术发展状况,考虑长期卧床患者的需求,研制了一种新型的智能化多功能电动康复床。该康复床具有床与轮椅转换、床身直立、电动行走、自动避障、手动/定时体位调节和辅助大小便等功能,为患者提供了一个综合性的生活医疗平台。

吊臂式巡线机器人悬吊姿态自平衡机构的研究

文中针对目前应用较为广泛的吊臂式巡线机器人在跨越线缆附件时所出现的姿态失稳现象进行了研究,从机构学的角度研制了相应的俯仰失稳自平衡机构、侧倾失稳自平衡机构,并分析了其工作原理。通过理论分析和实验验证,证明了上述自平衡机构的实用性和可行性,为电力巡线机器人的应用推广奠定了坚实的基础。

管内异物抓取机械手机构参数优化设计

考虑抓取机械手工作于狭小圆形管道内与工作对象的分布特点两方面因素,管内异物抓取机械手采用三自由度关节型机械手的机构型式。以机械手的工作空间主截面最大与杆件长度尺寸之和最小为优化目标,建立了综合优化目标函数,得到机械手的结构参数优化解,为机械手的结构设计及运动学与动力学分析提供了基础参数。同时对所得优化结果做了进一步分析,为机械手的机构参数的修改与调整提供了可靠的理论依据。

煤矿巷道开槽机械臂构型设计及运动学特性分析

针对现有开槽机的不足,基于井下开槽作业需求,设计开发了大折展比开槽机械臂构型,并建立了其运动学分析模型,分析得出所开发的机械臂最大作业高度为4280 mm,最大作业深度为2706 mm,最大作业宽度为4212.5 mm。将其应用于开槽机,在一次定位开全槽的要求下,适应最小巷道高度为3000 mm;适应最小巷道宽度为4200 mm,此时可适应最大巷道高度为5039 mm;适应最大巷道宽度为5400 mm,此时可适应最大巷道高度为4500 mm,可覆盖70%以上的巷道断面尺寸。

经济型多功能管道机器人控制系统的研制

针对经济型多功能管道机器人的工作特点,研制了机器人的控制系统。该系统采用分级控制方式,以C8051F单片机作为其核心控制器,完成了数据采集模块、电源模块、远程监控模块等硬件电路的设计及上位机监控系统的开发,实现了机器人的自主控制及管外监控。经试验证明,该系统运行稳定,为管道机器人的后续开发提供了开放式控制平台。

缆索维护机器人气动系统设计研究

以斜拉桥缆索的防腐喷涂为目标,研制一种全气动驱动的缆索维护机器人。提出了气动系统的设计方案,并对气动系统的参数进行了计算,经室内实验验证了该气动系统工作可靠、性能稳定,对环境的适应能力强,并在高空作业出现故障时可安全回收。

巷道掘进后配套装备的应用现状及发展趋势

梳理了常用巷道掘进后配套装备种类,包括破碎锚护转载类设备、转载运输类设备、可伸缩带式输送机机尾和掘进临时支护类设备。整理了以掘锚机为龙头时3种常用掘进工艺及配套装备、以掘进机为龙头时3种常用掘进工艺及配套装备、以连采机为龙头时的掘进工艺及配套装备,同时给出了每种配套形式的适用条件、设备分工及工艺特点。

煤矿机械在固态钾盐地下开采中的应用研究

对煤机装备在老挝钾盐矿的应用情况进行调研,介绍了我国在老挝投资开发的两个钾盐矿床的开采方法及开采工艺,分析、总结了煤矿机械用于钾盐矿开采存在的问题,并提出了相应的改进建议,得出煤机装备通过局部改进能胜任钾盐矿开采的结论。

巷修机用破碎锤折展机构的设计及研究

针对现有的破碎锤折展机构使用过程中,破碎锤钎杆的摆动角度大于5°,严重影响了破碎锤的工作效率和使用寿命的实际问题。文章基于破碎锤伸展过程中的三个特殊位置,利用作图法设计了全新的破碎锤折展机构,该机构可以使破碎锤沿直线伸出或收回,文中给出了单独调整摇臂-Ⅰ和摇臂-Ⅱ长度的具体措施。以某型号破碎锤为例,应用文章所述设计方法设计了破碎锤折展机构,破碎锤在展开的最后200mm行程内,钎杆角度变化量为0.24°,钎杆顶点沿钎杆径向方向的最大位移为3.61mm,满足破碎锤使用要求。

履带式车辆转向阻力矩分析

目前履带式车辆驱动参数计算过程中,普遍假设设备重心与履带式地盘接地形心相重合,从而导致履带驱动参数选取偏大,针对这一问题,推导了各种工况下履带式车辆转向阻力矩的计算公式,包括设备重心不偏移,设备重心纵向偏移,设备重心横向偏移,设备重心任意偏移四种工况,对四种工况下的计算公式进行归纳与分析,得出纵向偏心距、横向偏心距与转向阻力矩的关系,归纳形成一个统一的转向阻力矩计算公式。

刮板输送机启动过程中链轮瞬态动力学响应分析

静力学分析无法揭示刮板输送机启动过程中链轮与刮板链之间的相互作用机理的问题。针对这一问题,应用刚体动力学分析软件MSC. ADAMS对启动过程中圆环链的张力进行分析计算,应用瞬态动力学分析软件MSC. DYTRAN对刮板输送机的启动过程进行模拟分析,得出刮板链的实际运行速度曲线和启动过程中链轮关键位置的应变响应。计算结果可以为链轮的优化设计及相关分析提供依据。

履带式设备接地比压的分析

针对履带式设备标称的平均接地比压不能真实反映设备使用过程中地基的受压情况,且现有文献中没有对实际接地比压进行系统论述的实际情况,本文建立了履带式设备工作过程的等效模型,基于履带接地面积内比压呈平面分布的假设,系统推导了各种工况下最大接地比压的计算公式,包括设备重心在行走部X向对称面、Y向对称面、不在行走部对称面上三种工况下设备接地比压计算模型。为了保证设备工作过程中接地比压尽可能均匀分布,要求履带接地面积内任意位置的接地比压大于0,文中分别给出了三种工况下重心位置的约束条件,用以指导接地比压的设计和分析。

连续运输装备用刚性输送带焊接次序有限元分析

建立了基于有限元分析软件MARC的掘锚机后配套连续运输装备用刚性输送带架的焊接过程有限元模型,模拟了"立管与横管—连接耳与横管—连接耳与立管"和"连接耳与横管—连接耳与立管—立管与横管"2种焊接次序,得出2种焊过程的最大焊接残余应力分别为242.02和241.63MPa,最大变形量为0.76和0.94 mm。选择第1种焊接次序作为实际焊接次序,进一步分析得出:焊缝位置、横管上立管与横管焊缝附近位置的残余应力分布;焊接过程中焊缝的热循环历程和应力变化历程、横管上立管与横管焊缝附近的应力变化历程。为实际焊接方案和去应力方案的制定提供了必要的依据。

巷修机反铲挖掘大臂的损坏原因分析及改进设计

针对某型号巷修机反铲挖掘大臂与中间臂油缸连接处频繁损坏的问题,通过对设计方法、加工过程、工作载荷进行分析,明确大臂损坏的原因是由于设计过程中对工作载荷计算错误导致大臂结构强度不足。通过计算得出操作斗杆油缸进行收料时,中间臂油缸对大臂的拉力最大为240kN,操作铲斗油缸进行收料时,中间臂油缸对大臂的拉力最大为480kN,远大于中间臂油缸平衡阀被迫打开时油缸所能承受最大拉力196kN。最后提出了大臂的改进措施。