【摘 要】
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煤矿井下辅助安装设备是煤矿智能化开采的重要组成部分之一,也是煤矿安全生产的薄弱环节和短板之一。为了实现井下自动化架管作业,本文以传统机械手爪和煤矿钻机的设计经验为基础,设计了一种集运管、架管、接管、固管为一体的煤矿巷道架管装备,提高煤矿井下少人化操作水平,主要工作如下:1)介绍了煤矿井下辅助开采装备的研究背景和意义以及研究煤矿巷道管道架设装置的技术难点,综述了管道架设装置的核心部件机械手爪研究现状
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煤矿井下辅助安装设备是煤矿智能化开采的重要组成部分之一,也是煤矿安全生产的薄弱环节和短板之一。为了实现井下自动化架管作业,本文以传统机械手爪和煤矿钻机的设计经验为基础,设计了一种集运管、架管、接管、固管为一体的煤矿巷道架管装备,提高煤矿井下少人化操作水平,主要工作如下:1)介绍了煤矿井下辅助开采装备的研究背景和意义以及研究煤矿巷道管道架设装置的技术难点,综述了管道架设装置的核心部件机械手爪研究现状及夹取管道前期钻孔装置-煤矿钻机的研究概况,分析了全自动钻机的结构优势,概述了课题研究目的以及研究内容,建立煤矿巷道架管机装置的研究路线。2)根据煤矿井下实际工况要求进行了架管机的整体结构设计和系统工作原理分析,对于架管机核心部件机械手爪进行了结构设计和驱动方式的选择,并设计了在手爪夹取管道作业的前期机构-钻孔端装置。3)依据煤矿巷道架管机在井下作业时的运动特性,对提升机构及机械手爪进行了运动轨迹的分析,建立了机械手爪的夹取力的数学模型,并分析了影响手爪夹取力大小的主要因素,最后根据D-H坐标法建立架管机整体的运动学方程并进行了 MATLAB轨迹仿真,验证了模型的正确性。4)为了验证设计架管机结构性能是否稳定,对架管机的主要部件进行了ANSYS静力学仿真和ADAMS运动学仿真,结果表明核心部件机械手爪的夹爪中间关节是整个机构力学薄弱环节,且夹爪关节之间夹角影响液压缸驱动力大小。最后以结构轻量化为目标对机械手爪进行了结构优化分析,确定了最优的夹爪关节尺寸值。图[55]表[8]参[70]
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