矿用异形轨轨道车辆紧急制动系统研究

摘要

轨道车辆运输是国内煤矿井下辅助运输系统的重要组成部分，轨道运输车辆主要有绞车，齿轨/卡轨车，单轨吊等，随着采掘机械生产效率的提高辅助运输成为制约矿井生产效率提高的因素之一，但井下辅助运输尤其是轨道车辆运输是安全事故的多发环节，降低了辅助运输效率。在井下辅助运输安全事故中，轨道车辆发生的脱轨事故、掉道事故，钢丝绳运输中发生的断绳和跑车事故都对工作人员的安全和井下设备的安全造成重大影响。因此，对煤矿井下轨道车辆的紧急制动系统进行分析研究，解决轨道车辆尤其是斜井和较大倾斜角度顺槽的钢丝绳运输设备的跑车安全问题，提高绳牵引设备和轨道车辆运输的安全性，促进矿井轨道运输效率和生产效率的提高。
　　本文分析了现有矿用轨道车辆紧急制动器发展现状和矿井常用轨道特点，选择容易实现卡轨、制动抱轨稳定且承载能力强的异形轨为研究轨道，设计了应用于煤矿井下的轨道车辆的紧急制动系统，为异形轨液压-弹簧蓄能，包括异形轨紧急制动抱轨机构，自动限速系统和液压系统。通过分析现有自动限速装置的结构特点和使用工况，设计了一种矿用离心限速器，分析了矿车振动对离心限速器的影响，建立了离心限速器在滑动杆和滑块的重力下滑分力作用下的受迫振动数学模型，研究了离心限速器在煤矿井下不同工作倾角下的受迫振动响应，为紧急制动系统的自动速度检测控制提供理论依据，并给出了此种离心限速器最佳触发位置和行程开关的安装位置，达到触发精度±5％的要求。
　　本文通过对现有轨道车辆紧急制动器使用中存在的制动抱轨不稳定等问题的分析，设计了异形轨用紧急制动器，有效克服在轨道接头、道岔、道夹板等处制动不可靠的问题，分析了此种制动器用弹簧在制动时保证弹簧刚度的设计方法，并基于有限元对制动器不同的工作状态进行强度分析，分析了不同工作状态制动器的受力特点并验证执行机构设计的合理性;研究了制动器用于斜井人员运输工况下车组中人车挂载的数量与工作倾角的关系。本文针对井下轨道紧急制动器需要有手动和自动控制的动作方式，设计了与制动器和离心限速器配套的液压控制系统，符合相关规程要求紧急制动需要有手动和自动控制方式。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 轨道车辆紧急制动器研究现状

1．3 主要研究工作

2 紧急制动系统方案

2．1 紧急制动抱轨原理与设计标准

2．2 紧急制动器执行机构

2．3 液压系统设计

2．4 离心限速器方案

2．5 轨道道岔

2．6 本章小结

3 离心限速嚣设计研究及动力学仿真

3．1 离心限速器结构设计

3．2 离心限速器的数学模型研究

3．3 建模及仿真分析

3．4 本章小结

4 紧急制动帚设计及应用研究

4．1 摩擦片材料

4．2 制动力的确定

4．3 制动弹簧设计与校核

4．4 液压缸参数设计

4．5 制动车组使用倾角与单车挂载数量的研究

4．6 本章小结

5 紧急制动器主要零部件有限元分析

5．1 有限元分析前处理

5．2 制动器制动状态有限元求解分析

5．3 制动器压缩状态有限元求解分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况