煤矿皮带机机尾自清理螺旋输送机设计

摘要

皮带机在煤矿综掘作业线的辅助运输系统中起着重要作用，其在作业时由于皮带机沿线可能存在局部不平不直、皮带扣歪斜以及不适合的托辊调整位置等原因，导致运行中的皮带跑偏，洒料会落到下层皮带上，且井下环境潮湿，下层皮带经过皮带机机尾滚筒时，会造成机尾滚筒上附着大量的煤泥，致使机尾滚筒局部直径越来越大，进而加剧机尾皮带跑偏，皮带机运行阻力增大或撕扣。现有清理系统工作效率低，且要求人工二次清理。为实现皮带机机尾自清理机械化、自动化，论文在自清理装置结构设计的基础上，运用机械优化设计和有限元分析技术，对自清理装置设计的可靠性和合理性进行了研究。
　　论文结合螺旋输送机的设计原理，对螺旋输送机进行研究，并依据实际要求及设计计算结果，在SolidWorks中建立了皮带机机尾自清理螺旋输送机三维模型;运用Matlab优化工具对螺旋送料主体进行优化设计，得出优化结果，并与计算结果进行比较分析;利用ANSYS Workbench软件对螺旋送料主体结构静力学分析和模态分析，验证设计的合理性。针对自清理单级螺旋输送机的不足之处，论文还进行了两级螺旋输送机设计，并分析其结构上的特点和优点。
　　论文所研究和开发的煤矿皮带机机尾自清理系统运用了现代机械优化设计和有限元分析方法，实现了该装置设计的可靠性和高效性，且结构紧凑、性能良好、节约材料，具有一定的推广价值。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 煤矿皮带机机尾清理研究背景与现状

1．1．1 皮带输送机在煤矿井下的应用

1．1．2 煤矿皮带机输送中存在的问题

1．2．3 煤矿皮带机机尾清理研究现状

1．2 螺旋输送机概述

1．2．1 螺旋输送机基本类型

1．2．2 螺旋输送机的特点

1．3 课题研究内容及意义

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 课题研究意义

1．4 本章小结

2 皮带机机尾自清理单级螺旋输送机设计

2．1 SolidWorks简介

2．2 皮带机机尾架及滚筒组件结构设计

2．3 自清理单级螺旋输送机结构设计

2．3．1 螺旋叶片选型

2．3．2 自清理螺旋输送机主要参数确定

2．3．3 驱动装置的选型

2．3．4 自清理单级螺旋输送机结构设计

2．3．5 自清理螺旋输送机在机尾架上的布置

2．4 本章小结

3 螺旋送料主体的优化设计

3．1 优化设计概述

3．1．1 优化设计的概念

3．1．2 优化设计的数学模型

3．1．3 基于MATLAB机械优化设计简介

3．2 螺旋送料主体的优化设计

3．2．1 目标函数确定

3．2．2 设计变量确定

3．2．3 约束条件函数确定

3．2．4 优化结果与分析

3．3 本章小节

4 螺旋送料主体有限元分析

4．1 有限元法与ANSYS软件简介

4．1．1 有限元分析法简介

4．1．2 ANSYS软件简介

4．2 螺旋叶片的受力分析

4．3 有限元模型的建立与结果分析

4．3．1 螺旋叶片三维模型的建立

4．3．2 前处理

4．3．3 后处理及结果分析

4．4 优化后螺旋送料主体的结构分析

4．5 螺旋叶片厚度的优化

4．6 螺旋送料主体模态分析

4．7 本章小节

5 自清理两级螺旋输送机设计

5．1 两级螺旋输送机总体结构布置

5．2 两级螺旋输送机组件设计

5．3 两级螺旋输送机总装

5．4 本章小节

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果