【摘 要】
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煤矿井下水仓是保障矿井安全生产、防止水灾的主要设施。但随着矿井开采的扩大,井下的涌水量也随之增大,涌水在流向井下水仓的过程中夹杂着大量煤粉、煤块以及其它杂物一并流入井下水仓,杂物在沉积后挤占了水仓的容积,严重威胁煤矿安全,必须定期清理水仓内沉淀的煤泥。然而,现有的清仓方法及清仓设备在实际工作中存在着劳动强度高、清仓时间长、清仓效率低等问题。本文提出了一种煤矿井下水仓清仓机,并主要对煤泥清挖机构工作
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煤矿井下水仓是保障矿井安全生产、防止水灾的主要设施。但随着矿井开采的扩大,井下的涌水量也随之增大,涌水在流向井下水仓的过程中夹杂着大量煤粉、煤块以及其它杂物一并流入井下水仓,杂物在沉积后挤占了水仓的容积,严重威胁煤矿安全,必须定期清理水仓内沉淀的煤泥。然而,现有的清仓方法及清仓设备在实际工作中存在着劳动强度高、清仓时间长、清仓效率低等问题。本文提出了一种煤矿井下水仓清仓机,并主要对煤泥清挖机构工作特性进行研究分析。本文主要对清挖机构进行了以下几个方面的研究:（1）对清仓机的工作原理进行了阐述,对煤矿井下水仓中的环境特点进行了总结分析,提出了清仓机具体的性能要求。基于所提的性能要求提出一种用于煤矿井下水仓清仓的清仓机,并重点对清挖机构清挖过程进行了分析。（2）对影响清挖阻力的关键因素进行分析,建立了包含清挖速率、铲斗边缘效应清挖阻力的数学模型。建立了煤矿井下水仓煤泥EDEM模型,仿真模拟了铲斗清挖煤泥过程,得出了清挖阻力特性,为后续对清挖机构进行力学特性分析提供了理论依据。（3）通过构建正铲清挖机构整体及各部件的静力学模型,确定三种典型工况,并在这三种工况下利用Workbench对清挖机构主要构件进行静态分析,得到在该工况下各主要零部件的应力分布和变形大小,结果表明设计的正铲清挖机构结构满足强度要求。利用Workbench对三种工况下对正铲清挖机构进行分析,得出前六阶模态的固有频率及振型,为后续改进优化,使清挖机构设计更为合理提供基础。（4）采用运动链环路运动学分析方法,将具有多回路耦合特性的正铲清挖机构分解为四个基本运动链回路,建立正铲清挖机构的运动学模型,并对运动学模型进行求解,得到主要零部件位姿变化曲线。通过建立ADAMS虚拟样机运动学仿真模型,得到清挖轨迹线及铲斗位姿,并与理论计算值进行对比,以此验证建立的运动学模型是正确的,并对正铲清挖装置主要性能参数进行研究。（5）采用拉格朗日法建立正铲清挖机构的动力学理论模型,并利用MATLAB软件计算出各组液压缸驱动力,得到液压缸驱动力随时间变化的曲线。然后利用ADAMS软件动力学部分对清挖机构进行仿真,并将仿真数据与MATLAB计算的结果进行对比,证明所建立的正铲清挖机构动力学模型的是正确的。该论文有图102幅,表17个,参考文献54篇。
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