大型掘进机性能检测实验台的优化设计.docx

摘要:本文在掘进机生产的自主创新、技术差距、制造质量以及出厂检测等方面将我国的现状与国外先进企业的生产水平作了详细对比分析，由此可知我国掘进机行业不能够快速发展的最关键因素是掘进机的检测实验还不够可靠完善。根据大型掘进机在实际矿井中工作的真实情况，经过分析研究后再确定了大型掘进机实验台进行性能检测试验的每一种可能结构，与此同时从中挑选出最佳的结构，以及指出了掘进机实验台的重点研究对象是其二自由度回转支撑装置。在理想前提下，从力学角度建立回转支撑装置中回转轴的理想平面模型，找出并分析计算其薄弱位置处的切应力。

在Pro/E软件中建立起整个掘进机实验台的三维模型，从而对其实现干涉分析，同时对驱动油缸的位移变化分析是在掘进机实验台所能完成的每种运动下实现的，并获得四个主驱动油缸的各自位移变化曲线以及运动方式。最后，在 ANSYS软件中，对回转支撑装置进行了静力学分析、模态分析以及谐响应分析，证明了回转支撑装置符合设计安全要求，并且为以后实验台的设计优化指出了明确的思路。

关键词：掘进机性能检测实验台；回转支撑装置；ANSYS；模态分析；谐响应分析

目录

摘要

Abstract

1 绪论-5

1.1 掘进机的市场前景-5

1.2 掘进机性能检测系统的作用与意义-5

1.3 我国掘进机产品与国外企业产品的差距-6

1.3.1掘进机设计技术水平的对比-6

1.3.2掘进机的设计方法和手段对比-7

1.3.3掘进机的技术创新对比-7

1.3.4掘进机制造质量对比-8

1.3.5掘进机产品出厂检验对比-8

1.4 我国掘进机产品测试内容和现状-8

1.4.1掘进机出厂检测和井下工业性实验-8

1.4.2在厂内对掘进机进行截割测试研究-8

1.4.3在实验室内对掘进机进行截割性能研究试验-9

1.4.4掘进机实验台的研究现状-10

1.5 本说明书的主要研究内容-11

2 大型掘进机实验台总体的方案设计-12

2.1掘进机实验台的方案设计-12

2.1.1 掘进机实验台设计方案的筛选-12

2.1.2 掘进机实验台系统布置图及其关键技术-17

2.2 掘进机实验台系统的总体结构-17

2.2.1 掘进机实验台系统的构成-17

2.2.2 掘进机实验台主体的布置-18

2.3掘进机实验台的关键零部件-20

2.3.1回转支撑装置-20

2.3.2承载板-21

2.3.3 定位支架-22

3 掘进机实验台的回转支撑装置-24

3.1设计回转支撑装置的要求-24

3.1.1回转支撑装置的承载、动作和结构要求-24

3.1.2 “二自由度回转支撑装置”概念的提出-25

3.2 “二自由度回转支撑装置”研究的技术背景-25

3.3 “二自由度回转支撑装置”结构研究-27

3.3.1 十字轴式万向节演化为二自由度回转支撑装置的过程：-27

3.3.2 二自由度回转支撑装置结构定型-27

4 二自由度回转支撑装置的计算分析与优化-29

4.1 二自由度回转支撑装置力学模型建立-29

4.1.1 实验台和掘进机的主要参数-29

4.1.2 二自由度回转支撑装置的力学模型建立-30

4.1.2 二自由度回转支撑装置中回转轴的尺寸设计-36

4.2 在Pro/Engineer软件中进行运动分析-36

4.2.1 构建三维实体模型-37

4.2.2 掘进机实验台整体三维实体模型装配及其运动状态分析-39

4.3 使用ANSYS软件进行力学分析-42

4.3.1 ANSYS软件的理论基础-42

4.3.2建立有限元模型-43

4.3.3 对实体模型进行静力学分析-45

4.3.4 对实体模型进行模态分析-46

4.3.5 对二自由度回转支撑装置进行谐波响应分析-49

结论-52

致谢-53

参考文献-54