带式输送机快速换带装置的研究

摘要

随着现代综合机械化采煤技术的快速发展，煤矿的生产能力得到了快速提升。井下带式运输机作为运输煤料和矸石的主要器械，其工作效率是影响煤炭产量的关键因素之一。由于带式输送机经常出现胶带磨损、划伤、锈蚀和断裂现象，为保证生产安全，要定期更换胶带。当前各地煤矿井下更换胶带的方法主要依靠人工换带，少数采用机械换带，就目前技术而言，存在工作面换带停机时间长引起的经济损失大、换带作业时间长、作业次数频繁、工人操作安全系数低等一系列问题，对煤矿高产、高效生产有着不利影响。
　　本文在查阅国内外有关带式输送机换带参考文献的基础上，分析研究井下带式输送机换带的实际工况及存在问题后，创新性地设计了一种能实现拉旧带、送新带和卷带动作同步连续进行，换带效率高，操作简单，安全性高的带式输送机快速换带装置。
　　本文结合带式输送机换带的工况拟定了多种换带方案，经过多方面比较确定了最佳换带方案，随后分别对换带装置总体方案、系统机械部分、液压控制部分、电气控制部分做了设计。进一步对换带装置做了可行性分析计算;对机械关键部分方形机架、传带机构和卷带机构做了细化设计;介绍了系统电气控制工作原理，设计了系统的电气1原理图;阐述了液压控制部分的运行原理，设计了装置液压系统图，并利用AMESim仿真软件对液压系统建模并进行仿真，分析液压系统动态特性，结果验证了装置液压系统的可行性。
　　本文利用三维设计软件SolidWorks对换带装置进行了建模与整机装配，并对其关键受力部件支撑底座和履带架利用有限元分析软件ANSYS中的Workbench模块进行了有限元分析，根据仿真结果对底座做了优化设计，不仅保证了底座所需强度，还大大节省了生产成本。
　　在换带装置进行压带、拉旧带和送新带的整个运动受力过程中，履带架和牵引油缸是核心部件，因此利用运动学仿真软件ADAMS对步进小车进行了模拟实际的运动学仿真分析，通过分析小车动作过程中各部件的受力、位移、速度、加速度等曲线，找出系统存在的问题并进行优化，从而保证了换带装置运动的平稳性和可靠性。
　　理论工作完成后在山西省内某矿井下采区皮带巷对本课题设计的换带装置进行了实地工业性试验。本文对带式输送机换带装置试验过程做了介绍，通过试验结果进一步验证了其设计理论的正确性及在实际应用中表现出的高效性和优越性。
　　本套带式输送机换带装置不仅极大地缩短了换带时长、减少了换带过程中的操作人数及劳动强度，而且实现了装置小型化、换带操作安全化，提高了煤矿的机械化生产程度，对实现煤矿高产、高效及安全生产有着十分重要的意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 本课题的研究意义

1．2 带式输送机换带系统研究的国内外研究现状

1．2．1 非连续收卷换带法

1．2．2 连续收卷换带法

1．3 本文研究内容与技术路线

1．4 本章小结

第二章 带式输送机快速换带装置总体方案设计

2．1 快速换带系统实施方案的选择

2．2 快速换带系统总体设计

2．2．1 系统工作原理概述

2．2．2 快速换带系统的可行性分析计算

2．3 系统机械部分构成

2．3．1 方形机架

2．3．2 传带机构

2．3．3 卷带装置

2．4 快速换带流程分析

2．5 快速换带系统液压部分设计

2．5．1 系统设计要求

2．5．2 液压回路及功能

2．6 快速换带系统电气部分设计

2．7 本系统特点

2．8 本章小结

第三章 快速换带装置关键结构设计

3．1 基于SolidWorks的三维建模

3．1．1 SolidWorks软件简介

3．1．2 换带装置模型的建立

3．1．3 换带装置模型的装配

3．2 关键零部件有限元仿真分析

3．2．1 ANSYS软件简介

3．2．2 方形架底座部件有限元分析仿真

3．3 本章小结

第四章 换带装置压带底盘架体设计研究

4．1 履带架架体的结构设计

4．2 换带系统履带架有限元分析

4．3 换带机构运动学分析

4．3．1 模型导入

4．3．2 添加运动副

4．3．3 添加驱动力

4．3．4 装置模型运动学仿真

4．3．5 仿真结果分析

4．4 本章小结

第五章 快速换带系统液压系统仿真

5．1 AMESim软件简介

5．2 液压系统模型建立

5．2．1 搭建液压系统模型

5．2．2 参数设置

5．2．3 换向阀控制信号

5．3 仿真结果分析

5．3．1 压带系统仿真结果分析

5．3．2 送带系统仿真结果分析

5．3 本章小结

第六章 调试试验

6．1 试验目的

6．2 试验现场情况

6．3 试验过程

6．4 试验结果分析

6．5 本章小结

第七章 结论及展望

7．1 研究结论

7．2 创新点

7．3 应用前景展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生学位期间发表的学术论文