礦用掘進機截割部液壓系統(tǒng)設(shè)計【說明書+CAD】

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[4]蘇爾皇.液壓流體力學(xué)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1979. [5]范存德.液壓技術(shù)手冊[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004. [6]張利平.液壓傳動與控制[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2004 [7]林建亞，何存興.液壓元件[M].北京：機械工業(yè)出版社，1988 [8]雷天覺.液壓工程手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1990 [9]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京機械工業(yè)出版社，2005 [10]孟延軍，陳敏. 液壓傳動[M]. 冶金工業(yè)出版社, 2008.09 [12]張永茂.AutoCAD機械繪圖基礎(chǔ)與實例[M].北京：海洋出版社，2006 [13]付永領(lǐng)，齊海濤.LMS Imagine.Lab AMESim系統(tǒng)建模與仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011 [14]王宇亮.基于AMESim的工程機械液壓系統(tǒng)故障仿真研究[J].2011 [15]Tian Junying.Research on extension element model in hydraulic system.Mechatronics and Automation, 2009. [J].ICMA 2009. [16]Shu-han Wang, Xiang-yang Xu, Yan-fang Liu, Zhen-kun Dai, P. Tenberge, Wei Qu .Design and dynamic simulation of hydraulic system of a new automatic transmission [J].Journal of Central South University of Technology, 2009, Vol.16 (4), pp.697-701 [17]?Progettazione?strutturale?con?l’alluminio,?Edimet?(Brescia)?vol.IeII;2001. [18]?Davis?JR.?Aluminum?and?aluminum?alloys.?ASM?specialty?handbook;1996.? [19]?Bloom?F,Coffin?D.Handbook?of?thin?plate?buckling?and?postbuckling.?Chapman?&?Hall;2001.  1.課題的提出 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要,技術(shù)創(chuàng)新是目前礦山機械所面臨的新挑戰(zhàn)。面對新世紀煤礦生產(chǎn)的新需要，礦山機械將向大型化、智能化、無人化方向發(fā)展。 目前，懸臂式部分斷面掘進機在我國得到廣泛的應(yīng)用。但是隨著社會的不斷發(fā)展，要求巷道施工向更加安全、優(yōu)質(zhì)、省力、高效、舒適的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的截割部的液壓系統(tǒng)雖然可以實現(xiàn)機械化施工，一定程度上滿足了上述要求， 但仍然是手工操作，司機勞動強度較大，舒適性較差，勞動生產(chǎn)率也較低，同時由于系統(tǒng)壓力保持不當(dāng)。 截割斷面高度和面積都達不到設(shè)計要求，從而從整體上影響了掘進工作的速度和質(zhì)量。 另外礦井的施工質(zhì)量、施工安全很大程度上取決于人為因素，采堀業(yè)仍然屬于苦、險、臟行業(yè)，因事故而傷亡的人數(shù)也較多。從根本上實現(xiàn)采掘的智能化是一項長期而艱難的任務(wù)。 由于液壓系統(tǒng)承載力大，所以液壓系統(tǒng)是煤礦機械中最為重要的驅(qū)動系統(tǒng)之一。懸臂式掘進機的截割煤的工作均由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動完成。因此，對液壓系統(tǒng)的設(shè)計是懸臂式掘進機設(shè)計工作中重要的一項內(nèi)容。本課題要求首先根據(jù)掘進機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求，對其工況和結(jié)構(gòu)進行分析，建立牽引速度——流量特征方程，確定液壓系統(tǒng)各元件參數(shù)，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。 綜合上述得出，優(yōu)化懸臂式掘進機截割部的液壓系統(tǒng)功能，實現(xiàn)預(yù)期的截割高度和截割斷面。完成液壓的系統(tǒng)的高精度控制，是為將來截割斷面的自動成型打下堅實基礎(chǔ)的保證。 基于以上原因，本論文提出了“礦用式掘進機截割部液壓系統(tǒng)的設(shè)計與分析”這一課題。 2主要工作和研究手段 本論文主要完成懸臂式掘進機截割部的液壓系統(tǒng)的設(shè)計與分析，具體的說就是： (l) 掘進機截割部機械部分三整建模及液壓缸受力分析: 利用Pro/E 三維軟件對掘進機截割部進行三維建模，并進行建模裝配，同時根據(jù)運動曲線，模擬截割部動態(tài)工作過程，得出液壓系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)——液壓缸的受力曲線圖。 (2) 掘進機截割部液壓系統(tǒng)的設(shè)計; 根據(jù)掘機截割部工作原理。設(shè)計截割部的液壓系統(tǒng)原理圖，同時根據(jù)液壓缸受力曲線圖，得出執(zhí)行機構(gòu)的最大受力，并以此為依據(jù)對液壓系統(tǒng)的多個元件進行選型。 (3)掘進機截割部液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模: 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理及受力情況，對液圧系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)建模。 (4)用MATLAB對掘進機截割部的液壓系統(tǒng)進行仿真: 根據(jù)液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB仿真軟件，對所設(shè)計的液壓系統(tǒng)進行仿真，得到較為理想的動態(tài)特性曲線，從而進行仿真結(jié)果的分析，并通過改變系統(tǒng)參數(shù)，研究各參數(shù)對部分斷面掘進機液壓系統(tǒng)動態(tài)特性的影響，為整個掘進機液壓系統(tǒng)的設(shè)計改進奠定基礎(chǔ)。 (5) PID模擬控制; 運用模擬PID控制，提高了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，使整個系統(tǒng)控制靈活、自適應(yīng)性強、控制精度高、穩(wěn)定性好，進一步實現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化。  畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日