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掩护式液压支架姿态监测的理论与主要部件的有限元分析

朱殿瑞  
【摘要】:煤矿井下使用的液压支架作为综采工作面主要设备之一,在现代化的综采中起着尤为重要的作用,但关于液压支架姿态监测理论方面的研究还比较缺乏,故有必要对液压支架姿态监测的理论进行探讨。 本文详细分析液压支架使用过程中可能出现的各种姿态,建立了支架运动学模型,并计算出支架各部件关键点处的空间位置。结合三维建模软件UG建立液压支架所有部件的几何模型,并对其进行装配及干涉检查,接着对支架进行运动仿真。在仿真时通过改变顶梁的倾角,观察支架升起过程中梁端距变化量、平衡千斤顶连接耳座的中心距及立柱倾角的变化情况,并对得出的变化曲线进行分析。 在UG环境中,对液压支架的移架和升柱过程进行研究,观察在这个过程中支架的顶梁、掩护梁分别在水平、垂直方向对应的速度及加速度变化曲线,并对这些曲线进行分析,以此来阐述在这两个过程中应该注意的问题。 液压支架的顶梁与底座处于平行姿态时,分别假设顶梁和底座上任意两个位置受到外力作用,接着对支架主要部件顶梁、掩护梁及底座在三维空间内进行受力分析,列出解析表达式,并用MATLAB软件对其进行求解。 根据MATLAB求出的结果,在UG高级仿真环境中对液压支架的整机模型及关键部件进行有限元分析,通过对液压支架的有限元分析,得知其整机及主要部件各部位的受力情况,并对出现的情况进行分析。 本文在对液压支架进行运动学分析时,设置其前连杆倾角、顶梁倾角及底座倾角可通过倾角传感器直接测出;对液压支架进行受力分析时,设置其平衡千斤顶倾角、立柱倾角同样是利用倾角传感器直接测出。所以在最后对倾角传感器的选择进行阐述,并对安装位置进行分析。 本文的研究工作进一步完善了液压支架姿态监测的理论依据,本文中所涉及的建模及仿真方法为其他有关方面的研究提供借鉴。


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