顺槽带式输送机用张紧绞车设计与安全制动器热—力耦合特性研究

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顺槽带式输送机处于煤矿井下运输系统的“咽喉”位置,其性能好坏直接决定了煤矿的安全、高效生产能否顺利进行。张紧装置是顺槽带式输送机的关键装置,直接决定了顺槽带式输送机的性能。目前大型煤矿的顺槽带式输送机大多采用变频张紧装置或永磁变频张紧装置,这两种张紧装置性能良好,但购买和运行成本高,另外对操作人员的技术水平要求也高,因而多数中小型煤矿仍采用普通张紧装置。由于采煤工作面普遍采用“回采”的工作方式,顺槽带式输送机要随工作面的推进不断缩短,因而张紧装置的张紧绞车要经常动作,这是与固定带式输送机最大的不同。张紧绞车实行卷绳动作后,要能快速制动,以防止张紧绞车卷筒在钢丝绳拉力下倒转,导致钢丝绳拉力减小,达不到所需要的张紧效果。针对目前顺槽带式输送机张紧绞车存在的问题,本文设计了一种顺槽带式输送机用张紧绞车,并对其动态特性进行了分析,基于三维设计软件solidworks以及有限元分析软件Abaqus,本文主要在以下几方面进行了研究。论述了张紧装置的工作原理,阐明了张紧绞车的作用;对张紧绞车的电机功率、绳速等主参数进行了设计计算;对卷筒组件、轴承座以及绞车底座进行了结构设计,并进行了有限元分析,以检验结构设计能否满足张紧绞车的使用要求。对张紧绞车用蜗轮蜗杆副进行了设计计算,采用自锁特性判断值的方法对蜗杆的自锁特性进行了分析,绘制了自锁特性判断值随蜗杆导程角变化而变化的曲线,并对分析方法的正确性进行了验证;对蜗杆进行了模态分析,得出并分析了蜗杆的前十二阶频率及其对应振型,对其工作稳定性进行了判断。建立了安全制动器制动轮和闸瓦的热-力耦合模型,对制动过程进行了仿真分析,得出了制动过程中接触面温度、应力的分布规律。在此基础上分析了制动时间对温升特性的影响,在此基础上给出了本文所研究的张紧绞车的制动时间。搭建了张紧绞车性能测试实验台,对张紧绞车的牵引性能、蜗轮蜗杆减速机的自锁性能以及制动结束时制动轮的温度进行了测试。结果表明所研制的张紧绞车工作较为平稳,自锁性能良好,能较好地满足使用要求。研究成果为提高张紧绞车的工作性能奠定了基础。该论文有图55幅,表4个,参考文献101篇。
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