液压支架推移装置参数优化与移架速度研究

论文摘要

液压支架是综合机械化采煤的关键设备,由于地质条件的差异和推移装置联接参数的不适宜,在推溜时刮板输送机会出现飘底,在移架时支架底座前端会出现啃底,从而影响正常的推移效率,因而研究如何避免飘底和啃底具有很重要的意义;推移千斤顶控制回路是支架液压系统中的关键回路之一,其移架速度的快慢直接影响着整个综采工作面的效率,因而研究如何提高移架速度也具有很重要的意义。本文首先针对液压支架移架时易出现的啃底现象和推溜时易出现的飘底现象,对推溜移架工况进行了受力分析,列出了受力平衡方程式,建立了目标函数,并采用Matlab软件对推移装置的联接参数进行了优化,为推溜移架时能够更有效地避免飘底和啃底,提高推溜移架效率提供了参考依据。然后对液压支架液压系统的压力损失进行了详细的分析,得出了移架速度的计算公式,找到了影响移架速度的主要因素,进而对影响移架速度的主要因素进行了定量化研究。分析表明:当移架负载较小,泵站溢流阀未开启,移架过程是恒流量状态过程时,采用提高泵站额定流量的方法能够很快地提高移架速度,而采用减小系统压力损失的方法则不能提高移架速度,此时的移架速度由泵站的额定流量决定;当移架负载较大,泵站溢流阀开启溢流,移架过程是压力流量动态过程时,采用提高泵站额定流量的方法不能提高移架速度,而采用减小系统压力损失的方法能很明显的提高移架速度,此时的移架速度由进入活塞腔的流量决定。最后采用AMESim仿真软件建立了推移千斤顶控制回路的仿真模型,按照移架的实际工况设置了仿真参数,对推移千斤顶控制回路的移架过程进行了动态仿真,得出了移架速度曲线、泵站溢流阀的流量曲线、进回液流量曲线,液控单向阀的流量曲线和阀芯位移曲线等。通过观察仿真结果可知,将进回液管直径加大后,能够很明显地减小压力损失,提高移架速度;将液控单向阀的阀芯直径增大后也可提高移架速度,但提高的幅度不如增大管径明显,且由于阀芯受到的液动力增大,所以系统的稳定性有所降低;将液控单向阀的开口度增大后也可提高移架速度,但提高的幅度不明显,且由于阀芯的震动明显增大,致使阀的磨损程度也增大,不过可以通过增大液控单向阀的弹簧刚度来减小阀芯的震动;如果在基本回路压力损失大的地方增加旁路,则移架速度提高地很明显。本文进行的研究工作可以为如何避免啃底和飘底的问题和液控单向阀的结构设计以及如何提高移架速度提供参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 液压支架在现代化综采技术中的应用
• 1.1.1 国内外产煤国家综采技术的发展趋势
• 1.1.2 液压支架在综采技术的作用及发展状况
• 1.2 啃底和飘底以及移架速度概述
• 1.3 国内外对啃底和飘底以及移架速度的研究现状
• 1.4 课题的来源及意义
• 1.5 课题的研究方法及主要研究内容
• 第二章 液压支架推溜移架工况受力分析与参数优化
• 2.1 MATLAB 软件简介
• 2.1.1 Matlab 的构成
• 2.1.2 Matlab 优化步骤介绍
• 2.1.3 fmincon 函数求解有约束最优化问题的一般形式
• 2.2 移架工况受力分析及参数优化
• 2.2.1 移架工况受力分析
• 2.2.2 移架工况数学模型的建立
• 2.2.3 基于Matlab 的移架参数优化
• 2.3 推溜工况受力分析及参数优化
• 2.3.1 推溜工况受力分析
• 2.3.2 推溜工况数学模型的建立
• 2.3.3 基于Matlab 的推溜参数优化
• 2.4 本章小结
• 第三章 液压支架移架速度的理论分析
• 3.1 主供液液压系统
• 3.2 支架液压系统
• 3.2.1 支架液压系统组成
• 3.2.2 主要液压元件的功能
• 3.2.3 液压系统及元件性能指标
• 3.2.4 基本的推移千斤顶控制回路工作原理
• 3.2.5 液压系统压力损失的分析
• 3.3 液压支架移架速度分析
• 3.3.1 液压支架移架速度的计算实例
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于 AMESIM 的液压支架移架速度动态仿真
• 4.1 AMESIM仿真软件简介
• 4.1.1 AMESim 软件构成
• 4.1.2 AMESim 建模方法介绍
• 4.2 液压支架推移千斤顶控制回路的建模
• 4.2.1 推移千斤顶控制回路中关键元件的 AMESim 模型
• 4.2.2 推移千斤顶控制回路的 AMESim 模型
• 4.3 仿真步骤及结果分析
• 4.3.1 泵站额定流量对移架速度的影响
• 4.3.2 沿程阻力对移架速度的影响
• 4.3.3 局部阻力对移架速度的影响
• 4.3.4 回路上增设旁路对移架速度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录