CMM25-4型锚杆钻车自动分度系统的研究

摘要

近年来，随着我国经济的飞速发展，作为我国的重要能源之一的煤炭需求量不断增加，主要煤炭产区的生产规模也不断扩大。如何在提高煤炭产量的同时，解决煤矿的高效、高产和安全已成为了煤矿的进一步发展的关键和核心。目前，我国许多矿井使用的锚杆支护设备主要为风钻、煤电钻和液压钻等单体式钻机，锚杆支护的施工工艺，仍然采用的是劳动强度大、生产效率低、位置误差大的手工作业，这既影响了煤矿生产的效率和锚杆支护的设计参数的实施，又存在着极大的作业安全隐患，与机械化的煤矿生产极不相称，严重制约了综采机械化生产能力的发挥，因此尽快开发研制新型的具有高度自动化水平的锚杆支护设备具有十分重要的现实意义。 论文针对国内外现有锚杆钻机设备的研究，总结了现有锚钻工艺及设备的优缺点，综合考虑了影响井下实际工况的因素，基于国产CMM25-4型锚杆钻车，提出了锚杆定位自动分度的工作原理，给出了控制系统的数据采样方法和控制系统的建模与处理方法，并利用C++语言对数字控制系统进行了程序设计开发。 文中通过对现有的锚杆钻车的工作原理和结构特点的分析，提出了自动分度系统的设计方法，并利用大型CAD和SolidWorks软件，对自动分度系统的机械结构部件进行实体造型，构造了仿真所需的三维实体模型，采用ADAMS软件分析软件进行运动学和动力学仿真，对所提出的关键的锚钻工艺所使用的设备的设计原理和计算方法进行验证。

目录

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引言

第一章绪 论

1.1 概述

1.1.1 锚杆支护技术简介

1.1.2 锚杆支护设备的分类

1.2 国内外锚杆支护设备及技术概述

1.2.1 国外锚杆设备及技术的发展概况

1.2.2 国内锚杆设备及技术的发展概况

1.3 课题的研究意义

第二章 井巷锚杆施工主要特点

2.1 井巷锚杆施工关键技术

2.2 传统锚杆支护技术简介

2.3 传统锚杆作业的缺点

2.4 国产锚杆钻车的机型特点

2.4.1 CMM25-4型四臂锚杆钻车适用范围及主要技术特征

2.4.2 CMM25-4型四臂锚杆钻车结构组成及工作原理

第三章 锚杆钻车自动分度系统的研究

3.1 数字控制系统的建模与开发

3.1.1 控制系统的建模原理

3.1.2 控制系统的数据采样方法

3.1.3 控制系统的建模与处理方法

3.2 控制系统的模块设计

3.2.1 控制系统总体设计要求及构成

3.2.2 控制系统的总体构成

3.3 控制系统的硬件设计

3.3.1 PC/104 概述

3.3.2 PC/104 控制系统搭建

3.4 控制系统的软件设计

3.4.1 系统软件设计原则

3.4.2 系统整体程序设计

3.4.3 数据采样及处理模块程序界面开发

3.5 自动分度系统与国产锚杆钻车结合的可行性研究

3.5.1 改进方案的难点

3.5.2 具体改进方案

3.5.3 改进方案的可行性

第四章 自动分度系统机械结构的建模

4.1 建模环境简介

4.1.1 三维实体软件SolidWorks及插件COSMOSMotion简介

4.1.2 ADAMS软件简介

4.2 自动分度系统机械结构设计建模

4.2.1 滑轨机构组件的设计与建模

4.2.2 分度机构组件设计与建模

4.2.3 锚杆钻臂的三维实体建模

4.2.4 整体模型的装配

4.3 SolidWorks与ADAMS的数据传递

第五章 锚杆钻车自动分度系统的虚拟样机仿真分析

5.1 模型检验及动力学方程的求解

5.2 分度机构变角过程的运动学仿真

5.2.1 右滑轨分度机构变角过程仿真

5.2.2 固定滑轨分度机构变角过程仿真

5.3 分度机构锚杆施工过程的动力学仿真

5.3.1 右滑轨分度机构锚杆施工过程的动力学仿真

5.3.2 固定滑轨分度机构锚杆施工过程的动力学仿真

5.4 结论

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介、攻读硕士学位期间发表的论文