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柔性斜井跑车防护系统吸能装置的设计与研究

作　者: 张楠
导　师: 宫文斌
学　校: 吉林大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 斜井运输跑车防护吸能制动柔性
分类号: TD553
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 95次
引　用: 1次
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内容摘要

煤炭作为我国的主体能源,其产量的大幅增长为我国经济社会持续快速发展提供了必要的能源供给。井下生产安全问题是我国煤炭生产行业的痼疾之一,井下运输是煤矿生产过程的重要工作部分,其中斜井跑车事故在诸多安全事故中占有相当比重。广泛使用斜井跑车防护装置是保证井下工作安全、降低人身财产损失的有效措施。作者承担了柔性斜井跑车防护系统吸能装置的设计任务,希望通过努力,为此装置在实际生产中具有更可靠的工作性能做出贡献。本文参阅国内外各种文献资料,结合本学科工程技术人员的长期工作经验,对斜井跑车防护系统的类型、发展及应用现状进行了综述,介绍了柔性斜井跑车防护系统的机构组成、工作原理,着重探讨了吸能装置在系统中的重要作用。依据相关液力学理论设计了涡轮阻尼式吸能器,利用CATIA的三维实体建模功能创建了涡轮阻尼式吸能器的三维实体,明确了本装置的空间结构。针对柔性斜井跑车防护系统所需的电气控制要求而进行的基于PLC的控制程序设计,为整个跑车防护系统提供了可靠的电气控制基础。并且运用仿真软件Matlab中Simulink工具对矿车与吸能制动器联动的刚性车挡及柔性车挡的碰撞过程进行动态模拟,通过分析仿真数据及图表,为涡轮阻尼式吸能器的设计与研究提供理论依据。在论文的结论部分对涡轮阻尼式吸能器的有待完善的方面和发展方向做出了展望,希望本装置最终能够应用于矿业生产工作中。

全文目录

提要  5-8
第1章绪论  8-18
  1.1 煤矿跑车防护系统的应用背景  8-10
    1.1.1 矿井轨道运输在我国煤炭生产中的作用  8
    1.1.2 斜井跑车现象概述  8-10
  1.2 现有斜井跑车防护系统概述  10-14
    1.2.1 斜井跑车防护系统技术要求及常见类型  10-13
    1.2.2 柔性跑车防护系统机构组成及工作原理  13-14
  1.3 国内外柔性跑车防护系统吸能装置的发展现状  14-15
    1.3.1 常见矿用吸能器分类  14-15
    1.3.2 涡轮阻尼式吸能器的功能特点  15
  1.4 本文主要研究内容  15-18
第2章跑车防护系统的机构设计  18-32
  2.1 跑车防护系统的设计要点  18-20
  2.2 挡车门的设计及强度校核方法  20-25
    2.2.1 常见挡车门的机构形式  20-21
    2.2.2 跑车作用在挡车门上的冲击力计算及强度校核  21-25
  2.3 涡轮阻尼式吸能器的设计  25-28
    2.3.1 涡轮阻尼式吸能器构造及工作原理  25-26
    2.3.2 涡轮阻尼式吸能器的结构设计  26-28
  2.4 吸能器钢丝绳的选用  28-30
    2.4.1 矿用钢丝绳的类型及结构  28-29
    2.4.2 吸能器钢丝绳选用应考虑的因素  29-30
  2.5 本章小结  30-32
第3章涡轮阻尼式吸能器的叶轮设计基础及实验分析  32-48
  3.1 叶片角度分析  32-38
  3.2 液力相似理论及应用  38-41
  3.3 涡轮吸能器阻尼力矩的分析与计算  41-42
  3.4 涡轮阻尼式吸能器的叶轮设计试验分析  42-45
    3.4.1 试验件及试验装置设计  42-44
    3.4.2 试验结果分析  44-45
  3.5 本章小结  45-48
第4章柔性跑车防护系统基于PLC的控制设计  48-54
  4.1 可编程逻辑控制器应用于跑车防护系统的意义  48-49
  4.2 柔性跑车防护系统装置组成和电气原理框图设计  49-50
  4.3 PLC控制系统的硬件设计  50
  4.4 PLC控制系统的软件设计  50-53
    4.4.1 PLC控制系统流程框图  50-51
    4.4.2 跑车防护系统基本工作过程程序设计  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章跑车与柔性防护系统碰撞的仿真分析  54-68
  5.1 仿真技术概述及对跑车拦截过程动态模拟的意义  54-55
  5.2 矿车与吸能器联动的刚性车挡碰撞过程仿真分析  55-58
    5.2.1 力学模型的建立  56
    5.2.2 数学模型的建立  56-57
    5.2.3 Simulink仿真模型的建立  57-58
    5.2.4 仿真结果及分析  58
  5.3 矿车与吸能器联动的柔性车挡碰撞过程仿真分析  58-67
    5.3.1 力学模型的建立  58-59
    5.3.2 Simulink仿真模型数据流程  59
    5.3.3 Simulink仿真模型的建立  59-61
    5.3.4 仿真结果及分析  61-63
    5.3.5 制动距离方差、极差分析  63-67
  5.4 本章小结  67-68
第6章结论与展望  68-70
  6.1 论文工作的总结  68-69
  6.2 论文的主要创新点  69
  6.3 柔性斜井跑车防护系统吸能装置的进一步研究展望  69-70
参考文献  70-72
致谢  72-73
摘要  73-75
ABSTRACT  75-76

柔性斜井跑车防护系统吸能装置的设计与研究

内容摘要

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