在矿井煤炭开采过程中,煤层中涌出的CH4、CO等有毒气体以及在煤层截割过程中产生的易燃、易爆的煤尘都是发生矿井瓦斯爆炸的主要元凶;另外,井下开采的机电设备散发的热量导致井下温度上升,更使得瓦斯爆炸发生率随之增高。目前,减小瓦斯爆炸,保障矿井安全生产的主要方法是建立完善的矿井通风系统并保证其安全进行。矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气、降低井下空气温度和湿度的通风网路、通风动力和通风控制设施等构成的工程体系。为了保证通风系统主要通风机在突发瓦斯爆炸故事中免受冲击气流的破坏,《煤矿安全规程》第一百二十一条规定:装有主要通风机的井口必须封闭严密;装有主要通风机的出风井口应安装防爆门。但是,目前防爆盖没有冗余备份设计,在发生突发事件,例如井下瓦斯爆炸,造成防爆门损坏变形,不能快速恢复通风系统,不同程度存在不能满足《煤矿安全规程》要求和防爆门的设计目的,因此需加以改进。本课题设计研究了一种风井防爆盖专用液压起吊更换装置。该装置采用定柱式旋臂起重机的机构形式和液压传动系统,由变频器控制液压泵站的电动机,可以实现起吊速度的可调和转动速度的可调。该装置可以实现在主通风机故障,或者井下发生爆炸事故后,快速恢复损坏的通风系统等。弥补了国内矿井通风安全领域在突发事故中由于缺少防爆井盖而不能快速恢复矿井通风的空白。另外,增加备用三相交流电源,备用电源在电机额定功率情况下可工作时间大于1小时,应对系统出现紧急状况时,例如突然断电等情况,保证装置的正常工作。文中采用计算机辅助设计的现代设计方法对风井防爆盖专用液压起吊更换装置进行了设计。首先,采用三维建模软件Pro/E建立了装置的各个构件的装配模型,然后采用自下而上的装配方式将各装置构件装配体进行整体装配,完成风井防爆盖专用液压起吊更换装置整机的三维模型。然后,利用有限元分析软件ANSYS将装置的各个机构以及整机进行静力学分析,验证各个构件和整机的静力学性能以及优化部分构件的机械结构,使装置的各个构件和整个装置不但满足强度、刚度和稳定性要求,而且满足在各阶模态下不会发生共振破坏。通过多体系统仿真软件RecurDyn对风井防爆盖专用液压起吊更换装置进行运动学的仿真分析。得到了在不同的工作状态下,装置的不同回应数据。在此仿真结果基础上通过对装置的起吊速度和回转速度的优化,降低了装置在工作过程中的振动,使得装置更加稳定可靠。