矿井垂直救援绳缆提升系统的研究

摘要

随着我国经济发展对煤炭需求的快速增长，煤矿生产建设规模的不断扩大，使得煤矿安全生产面临极大的压力。煤矿事故的频发性和严重性，对煤矿员工生命及财产的危害，是制约我国煤矿安全生产十分关键的因素之一。而在矿山发生事故后的抢险应急救援，由于手段较为单一、设备简陋、技术落后等问题，显得比较费时、费力，且危险性较高，救人成功率较低。因此，研制一种可行的、有效的和实用的救援系统相当必要。
　　本课题在对矿井垂直救援绳缆提升系统的现场救援过程及主要设计指标进行分析与研究的基础上，提出了本课题的总体设计方案，对救援舱的结构功能、井架的结构设计进行了详细叙述，并对该系统的关键参数进行了设计计算及校核。此外，还完成了该系统制动装置液压系统的设计。
　　本课题运用SolidWorks软件和ADAMS软件共完成了矿井垂直救援绳缆提升系统各组成模块的零部件三维实体模型的建立，实现了钢丝绳模型的建立及钢丝绳与天轮、滚筒等回转部件的缠绕与接触碰撞过程的模拟，对整机模型进行虚拟装配，完成了矿井垂直救援绳缆提升系统虚拟样机的建立。并利用有限元分析软件ANSYS Workbench对矿井垂直救援绳缆提升系统的主要承载部件进行了强度和稳定性仿真分析，对其进行优化设计，最终得到满足要求的井架结构。
　　最后，利用ADAMS软件对所构建的垂直救援绳缆提升系统虚拟样机进行运动学和动力学仿真分析，通过仿真结果验证模型及设计参数的正确性和可行性。为设计方案及模型的进一步优化提供指导。

目录

声明

摘要

英文摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 本课题的研究意义

1．2 研究现状

1．3 本课题的主要研究内容

1．4 本章小结

第二章 矿井垂直救援绳缆提升系统方案设计

2．1 救援过程研究和主要设计指标

2．1．1 救援过程研究

2．1．2 主要设计指标

2．2 矿井垂直救援绳缆提升系统的组成及功能设计

2．2．1 矿井垂直救援绳缆提升系统的组成

2．2．2 矿井垂直救援绳缆提升系统的关键部件结构组成设计

2．2．3 关键参数的计算及校核

2．3 液压系统设计

2．4 本章小结

第三章 矿井垂直救援绳缆提升系统关键部件设计

3．1 三维模型建立与装配

3．1．1 三维模型建立

3．1．2 整机模型的装配

3．2 井架的有限元分析及结构优化

3．2．1 ANSYS Workbench的相关知识

3．2．2 井架结构的受力分析

3．2．3 井架模型的建立和静态仿真

3．2．4 井架结构的屈曲分析

3．2．5 井架结构优化

3．3 本章小结

第四章 矿井垂直救援绳缆提升系统虚拟样机的建立

4．1 虚拟样机技术及ADAMS软件介绍

4．2 重要模型的建立与转换

4．3 钢丝绳模型的建立

4．3．1 接触碰撞建模问题

4．3．2 添加轴套力的建模问题

4．3．3 提升钢丝绳模型创建

4．4 矿井垂直救援绳缆提升系统虚拟样机的建立

4．4 本章小结

第五章 矿井垂直救援绳缆提升系统模型仿真分析

5．1 系统的运动学和动力学计算

5．1．1 提升运动学相关计算

5．1．2 提升动力学相关计算

5．2 基于ADAMS的运动学仿真过程

5．3 仿真结果及分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要研究结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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