柴油机调度单轨吊设计研究

摘要

柴油机调度单轨吊机车是一种煤矿轻型辅助运输牵引设备，与传统的柴油机单轨吊机车相比，以小型柴油机提供动力，通过液压系统输送到驱动装置，实现系统的负载运行。由两个驱动单元输出驱动力，结构紧凑，可遥控操作。因此，调度单轨吊机车不但很好的解决了长距离、大坡度、重载荷，底鼓变形严重等复杂问题，也解决了过风门困难等一系列技术问题，与气动单轨吊和蓄电池单轨吊相比，可以长时间运输和满足各种井下困难工况条件。　　本文以新型柴油机调度单轨吊为研究对象，进行结构设计和系统建模，优化调度单轨吊机车的实用性能。首先归纳分析了现有柴油机单轨吊使用过程中存在的缺陷，根据实际井下工作状况和工作要求，确定了液压系统的设计方案，设计了离心式安全触发小车，利用MATLAB软件编程计算出该型调度单轨吊机车在不同斜坡倾角下的承载能力、不同坡道下的速度与牵引力特性曲线并验证了机车的制动距离。然后对整体的液压系统进行设计分析，分别对运输主回路和安全辅助回路进行了具体的分析及设计，结合调度单轨吊机车的工况参数对液压主系统和辅助回路系统主要元件计算并选型，对泵控马达系统建立数学模型，分析影响马达转速的主要影响因素。设计了机车的电液控遥控系统，包括遥控器和无线发射器的设计。基于AMESim仿真软件，对该调度单轨吊行走回路、制动回路和夹紧回路进行建立模型仿真，并在不同载荷情况下分析负载与系统压差的关系，制动缸速度、位移及插装阀腔内压力的特性曲线。重点分析了制动系统中插装阀阻尼孔直径和阀芯弹簧刚度的参数对制动缸动作性能的影响。利用FluidSIM软件对运输辅助回路仿真模拟，验证了辅助回路设计的可行性。最后使用Solidworks软件完成机车各零部件以及整体机车装配体的模型建立，使用Solidworks/Motion插件对驱动部进行运动学分析，更加直观的显示驱动部机架的受力，使用ANASY/Workbench插件对驱动部机架和制动臂进行结构分析，其强度和刚度满足各项性能指标。　　样机生产完成后，分别进行了厂内试验和井下工业试验，验证了机车的主回路和辅助回路在实际工作过程中能够完成预期的行走、夹紧、制动工作。本文以单轨吊机车的安全性与可靠性为原则，对该型单轨吊机车液压系统和整体机械结构进行了设计研究，对调度单轨吊之后的改进具有一定的参考价值。

目录

声明

变量注释表

1 绪 论

1.1研究背景及综述

1.2单轨吊发展历史与现状

1.2.1 重载单轨吊

1.2.2 轻载单轨吊

1.3调度单轨吊存在的技术难点

1.4本课题的研究意义

1.5主要研究内容

2 调度单轨吊机车工作原理

2.1机车工作原理介绍

2.1.1 运输主回路工作原理

2.1.2 安全辅助回路工作原理

2.1.3 确定运输主回路液压系统方案

2.2.1 机车平路行驶受力分析

2.2.2 机车上坡行驶受力分析

2.2.3 机车下坡受力分析

2.2.4 机车行走速度计算

2.2.5 机车承载重量与牵引力关系计算

2.3系统安全设计

2.3.1 离心释放器的工作原理

2.3.2 触发小车液压系统

2.4验算制动距离

2.5本章小结

3 机车液压系统设计

3.1运输主回路设计

3.1.1 运输主回路液压系统的设计

3.1.2 行走系统主要零部件选型

3.2.1 安全辅助回路液压系统的设计

3.2.2 制动回路液压系统的设计

3.2.3制动过程分析

3.2.3 制动回路主要零部件选型设计

3.2.4 夹紧系统主要液压元件选型计算

3.3电液控系统设计

3.4本章小结

4 调度单轨吊机车系统建模与仿真

4.1机车主回路建模与仿真

4.1.1 行走系统数学建模

4.1.2 行走系统AMESim仿真建模

4.2辅助回路液压系统仿真分析

4.2.1 辅助回路建模与仿真

4.2.2 制动回路建模与仿真

4.3本章小结

5 机车结构设计和运动学分析

5.1整车设计要求

5.2主机结构设计

5.2.1 燃油动力系统

5.2.2 冷却系统

5.3驱动部结构设计

5.4机车整体结构

5.5驱动部结构动力学分析

5.5.1 驱动部结构受力分析

5.5.2 驱动部运动学分析

5.6本章小结

6 关键部件有限元分析

6.1制动臂结构分析

6.1.1 制动臂有限元分析

6.2驱动部机架有限元分析

6.2.1 建立机架分析模型

6.2.2 机架网格划分及施加载荷

6.2.3 仿真分析

6.3本章小结

7 出厂试验

7.1厂内试验

7.1.1 主要试验内容

7.2井下工业试验

7.3本章小结

8 结论与展望

8.1 总结

8.2 展望

参考文献

附录

作者简历

致谢

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