单轨吊机车动力系统的研究

论文摘要

煤炭行业是我国的支柱产业。随着高新技术和现代化生产的发展,煤矿的产量也在一年一年的上升,煤矿辅助运输对于煤矿的发展也就显得更为重要,成为制约一个煤矿发展的重要因素。随着新的科学技术在煤矿工业的应用,安全、高产、高效现代化矿井的建设,辅助运输的现代化程度成为衡量一个煤矿现代水平的重要指标,同时辅助运输的效率直接影响着矿井生产效率。因此发展高效快捷的辅助运输方式是我国煤矿工业建设的一项重要任务。作为高产高效辅助运输之一的单轨吊辅助运输系统越来越显示出它的优势,它不受底板条件的影响,运输巷道布置方便节省空间,运输效率高。过去一个月才能完成的综采面搬家倒面工作,利用单轨吊可以在一周内完成,大大提高了辅助运输的效率,从而提高全员效率。这可以在目前使用的单轨吊煤矿得到证明。本文在对常村矿进口单轨吊现场考察和查阅有关资料的基础上,分析了现在所使用单轨吊燃油动力系统存在的问题。对单轨吊燃油动力系统选配大功率4112型防爆柴油机,并针对所选配的柴油机设计了加载试验台,对柴油机的相关特性及相应参数测量,试验证明所选用的防爆柴油机能够满足目前煤矿大型液压支架、掘进机和采煤机的连续长距离大坡度的运输要求。为了保证防爆柴油机能够满足煤矿井下恶劣环境的要求和满足煤矿井下的防爆要求,防止排气温度过高,对单轨吊所配柴油机尾气冷却系统设计计算,对防爆柴油机排气歧管建模分析,设计并计算单轨吊尾气净化箱冷却性能。为了保证单轨吊动力系统的安全使用,开发设计单轨吊多点安全保护装置,对所用传感器进行选型分析,设计多点保护装置电控系统并对相应控制元件选型。在对进口单轨吊液压系统分析的基础上,针对目前液压系统存在的问题,结合改造后的大功率燃油系统,从原理上阐明单轨吊的液压系统及其控制回路、制动回路、安全保护回路,对液压系统关键阀——卸荷溢流阀工作原理,建立物理模型,运用功率键合图法建立卸荷溢流阀的数学模型,并转为状态方程,通过数字电路对其动态特性分析,得出了卸荷溢阀的静态工作区间和动态响应曲线,这为防止大功率燃油系统单轨吊液压系统发热,使液压系统能够长时间有效运行提供了理论依据,为进一步优化液压系统提供了新的方向和思路。另外,对单轨吊整机液压系统建立动态模型,运用现代控制理论,分析单轨吊液压系统的各种特性,从理论上确定单轨吊的最优参数,分析驱动系统和制动系统响应的协调特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 单轨吊机车概述
• 1.2 柴油机牵引单轨吊
• 1.2.1 外形结构
• 1.2.2 技术参数
• 1.2.3 主要结构特点
• 1.3 国内外应用与研究现状
• 1.3.1 国外技术发展趋势与现状
• 1.3.2 国内技术发展趋势与现状
• 1.4 本课题研究的目的和意义
• 1.5 本课题所做的主要工作
• 第二章 单轨吊机车动力系统总体方案
• 2.1 燃油动力系统
• 2.2 单轨吊动力部分液压系统
• 2.2.1 单轨吊液压传动系统
• 2.2.2 液压主回路
• 2.2.3 辅助回路
• 2.3 单轨吊多点安全保护装置
• 2.4 冷却系统
• 2.4.1 柴油机循环水冷却系统
• 2.4.2 尾气冷却及处理
• 第三章 单轨吊燃油动力系统研究
• 3.1 目前单轨吊燃油系统存在的问题研究
• 3.1.1 单轨吊燃油系统存在问题
• 3.1.2 单轨吊燃油系统解决方案
• 3.2 单轨吊燃油系统常见故障诊断
• 3.2.1 柴油机功率不足
• 3.2.2 柴油机排气烟色不正常
• 3.2.3 柴油机自动停车
• 3.2.4 柴油机过热
• 3.2.5 水箱中的水开锅
• 3.3 燃油系统热平衡实验理论及实验方案设计
• 3.3.1 热平衡理论简介
• 3.3.2 实验台架总体布局、设备和仪器
• 3.3.3 流量测量
• 3.4 单轨吊燃油系统试验方法和指标
• 3.4.1 燃油系统试验
• 3.4.2 单轨吊燃油系统试验要求指标
• 第四章 单轨吊柴油机排气冷却系统分析
• 4.1 单轨吊柴油机冷却系统的工况及设计要求
• 4.2 单轨吊柴油机循环水冷却系统研究
• 4.2.1 冷却系统总体方案设计
• 4.2.2 散热器的结构设计要点及计算
• 4.2.3 风扇的设计计算
• 4.2.4 单轨吊防爆柴油机排气歧管冷却系统分析
• 4.3 单轨吊柴油机排气冷却净化系统的分析
• 4.3.1 排气冷却系统建模
• 第五章 单轨吊多点安全保护系统研究
• 5.1 多点安全保护装置概述
• 5.2 单轨吊多点安全保护装置传感器的选型
• 5.3 主机电控系统的设计
• 5.4 微处理器的选择
• 第六章 单轨吊机车液压传动系统系统研究
• 6.1 柴油机单轨吊的液压传动系统及原理
• 6.2 液压主回路
• 6.3 辅助和增压回路
• 6.3.1 辅助回路
• 6.3.2 增压回路
• 6.4 单轨吊液压系统卸荷溢流阀特性分析
• 6.4.1 卸荷溢流阀的结构特点及工作原理
• 6.4.2 卸荷溢流阀系统建模
• 6.4.3 系统加载和保压卸荷特性分析
• 6.4.4 卸荷溢流阀系统的动态建模仿真分析
• 6.4.5 结论
• 第七章 单轨吊液压系统建模与仿真
• 7.1 基本液压回路及其动态数学模型
• 7.1.1 液压驱动系统
• 7.1.2 液压制动系统
• 7.2 模型参数的选取与计算
• 7.3 液压系统响应特性分析
• 7.3.1 液压驱动系统响应特性分析
• 7.3.2 液压制动系统响应特性分析
• 第八章 主要研究结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 进一步工作与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢