高压水射流割缝设备行走部特性分析

摘要

在矿井开采过程中，为了提高低渗透煤层的瓦斯抽放效率，高压水射流割缝设备应运而生。其中，割缝设备行走部的工作性能直接影响到劳动力强度以及瓦斯抽放效率，因此，本文针对高压水射流割缝设备的行走部进行研究。
　　本文以高压水射流割缝设备的行走部为研究对象进行仿真分析。首先，介绍了高压水射流割缝设备以及履带行走装置的组成及工作原理，在此基础之上，采用UG完成高压水射流割缝设备车体的三维建模及装配，包括车体底座、夹紧推进机构、水箱、油箱以及电动机;采用RD完成行走部模型的建立，导入车体模型添加约束完成整车虚拟样机模型的建立，进行动态仿真与分析。通过对虚拟样机水平路面行驶、上下坡以及转弯四种工况进行仿真分析，获得各种工况下，履带转矩、速度以及受力曲线，利用理论计算值验证结果的准确性。对比分析可知，以B/2方式转弯，即履带一侧驱动、另一侧制动时，履带行走装置处于最恶劣的工况，在此条件下进行驱动轮和履带架的有限元分析。应用ANSYS Workbench模块，对行走部关键零件进行模态分析、静力学分析以及疲劳分析，包括驱动轮以及履带架。通过模态分析，分析是否存在共振现象，得出该设备行走部关键零件驱动轮的相对薄弱位置;通过静力学分析以及疲劳可靠性分析，完成零件的强度校核以及在零件的结构设计阶段，对于零部件的结构设计、材料的选取、尺寸制定以及热处理等环节具有重要的指导意义。
　　通过对高压水射流割缝设备行走部的仿真分析，为行走部的设计提供了参考依据，同时，也为其它大型履带车辆行走装置的研究提供了研究方法，这对于减少产品开发的时间以及降低生产成本，都具有一定的现实意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 高压水射流割缝设备研究现状

1．2．2 履带行走装置研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 本章小结

第二章 高压水射流割缝设备的组成及行走部分析

2．1 高压水射流割缝设备的组成及工作原理

2．2 履带行走装置的工作原理与组成

2．2．1 履带行走装置的结构组成

2．2．2 履带行走装置的分类

2．2．3 履带行走装置的工作特点

第三章 虚拟样机的建立

3．1 高压水射流割缝设备整车三维模型的建立

3．1．1 创建车体主要零部件三维模型

3．1．2 RecurDyn行走部三维模型的建立

3．2 行走部虚拟样机的建立

3．2．1 添加约束副

3．2．2 施加外部载荷

3．2．3 设置摩擦

3．2．4 设置各部件质量和材料的属性

3．3 建立仿真路面

3．4 本章小结

第四章 履带行走装置的动态仿真与分析

4．1 履带行走机构运动原理计算分析

4．2 整车模型测试

4．2．1 整车模型的检测

4．2．2 张紧装置的检测

4．3 仿真工况确定

4．4 直线行驶

4．5 上15°坡

4．6 下15°坡

4．7 平地转弯

4．7．1 转向原理

4．7．2 转向仿真

4．8 结果分析

4．8．1 转矩比较

4．8．2 履带受力

4．9 本章小结

第五章 履带架及驱动轮的有限元分析

5．1 模态分析

5．1．1 割缝设备激振源频率计算

5．1．2 履带架模态分析

5．1．3 驱动轮模态分析

5．2 驱动轮静力学与疲劳可靠性分析

5．2．1 驱动轮静力学有限元分析

5．2．2 驱动轮疲劳寿命分析

5．2．3 过载条件下驱动轮疲劳寿命分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文