多余约束横梁直线振动筛的设计与分析

针对振动筛在使用过程中容易发生侧板撕裂及横梁断裂等问题,设计了新型多余约束横梁直线振动筛。并分析了振动筛的动力学特性,得出改进横梁后的筛体变形变小,筛体整体刚度增加。     

基于有限元法的钻杆补充装置结构优化设计

针对钻杆补充装置变形导致钻杆运动受阻的问题,根据钻杆箱承受的载荷,进行了应力和变形有限元分析,得知侧板与隔板刚度较弱。通过增设矩管、加长导向套改善了钻杆箱的结构刚度。现场应用表明,优化后的钻杆箱更加可靠、耐用,长时间使用未变形。     

大型振动筛动力学分析及动态优化设计

通过对大型圆振动筛进行动力学分析和动态优化设计形成了结构的综合改进方案,达到了在保证结构满足工作时刚度和强度要求的同时,减少制造成本的目的。对模型的模态分析和谐响应分析结果表明振动筛在工作时没有共振现象,在工作频率下的最大动应力34.7 MPa,大于许用应力24.5 MPa,结构有应力集中现象,需要结构改进。通过频率约束,对振动筛工作过程中的主要动应力承受部位侧板进行质量优化,结合两部分结果对筛箱进行整体结构改进,改进结果表明振动筛的结构刚度和强度提高,总体质量下降。     

无极绳单轨吊行进装置的结构优化

以无极绳单轨吊行进装置为研究对象,对主板和行走轮进行了结构改进,利用ANSYS workbench对主板的侧板进行了目标驱动优化和拓扑优化,设置侧板厚度最小化、变形不大于0.4 mm、载荷最大化的优化目标,得出了各参数符合优化条件的最佳尺寸,通过拓扑优化找出了侧板上能够去除材料的区域。     

ZKB型直线振动筛侧板加强筋位置的拓扑优化

为了提高直线振动筛侧板的使用寿命,文章提出了一种基于拓扑优化并通过改善侧板加强筋位置的方法。利用该方法可以改善运行过程中侧板出现的一些问题,例如侧板开裂等故障。文章以ZKB1548直线振动筛的侧板为例,该侧板本身为加强板,将其结构优化为加强筋,并利用ANSYS软件建进行仿真分析,对其加强筋的布局进行优化。对比前后优化的结果,可知优化后的工作频率与其结构固有频率有一定的安全距离,从而能够提升侧板的使用寿命。     

一种矿用防爆电动无轨胶轮车货箱设计

矿用防爆无轨胶轮车广泛应用于井下施工和生产中,是现代化矿井的重要装备。为探寻新型矿用防爆电动无轨胶轮车货箱的设计方法,对货箱及货箱举升结构方案做了详细的介绍。首先,明确了货箱设计思路及要求;接着从货箱总体结构及参数、货箱油缸举升支座设计、货箱与车架连接的后举升铰接座设计、货箱后面板部件设计、货箱与车架限位支座设计、货箱检修支撑装置设计等方面详述了货箱结构设计方案,并对货箱进行有限元分析,得出各工况下应力最大值结果;采用理论计算的方法,验证并确定了货箱举升系统设计方案。经矿区跑车试验和后续使用效果观察,该货箱结构布置合理,各项指标均能满足实际使用需求,结构可靠。     

ZKB型直线振动筛侧板加强肋的优化设计

为了优化直线振动筛侧板的综合性能,对振动筛侧板加强肋的结构进行优化设计,对比了多种加强肋位置布局形态,使振动筛侧板的寿命增加。以ZKB直线振动筛的侧板为例,设计了多种侧板加强肋的形态,并利用ANSYS软件进行有限元仿真分析,对其加强肋的布局进行优化,对比前后优化的结果,可得到一种新型的加强肋结构,优化后的工作频率较其结构固有频率有一定的提升,说明该加强肋布局能有效提升侧板的使用寿命。     

基于正交试验剪切式破碎机箱体模态分析与优化

针对剪切式破碎机在工作过程中因机械振动导致箱体产生变形问题,采用模态分析理论分别对箱体有限元模型进行自由和约束状态下模态分析。基于正交试验设计方法,选取侧板厚度、肋板厚度和肋板布置方式3个试验因素,每个试验因素各取4个水平,根据L16(43)正交表得到16组试验方案;通过极差分析研究各试验因素对箱体最大幅值及固有频率的影响,从而获得各试验因素影响的主次顺序并确定其箱体的最优水平组合为A4B3C2。结果表明,优化后箱体的固有频率最大提高11.97%,最大振幅降低12.82%,有效提高了箱体结构的刚度,减小了箱体结构的变形,并延长了破碎机的使用寿命。     

基于混凝土弹塑性损伤模型的长斜矿井盾构管片分析

为了优化煤矿长距离斜井盾构法施工中的衬砌管片设计,以新街台格庙矿区1号井为工程背景,采用有限元模拟软件,在弹塑性损伤本构模型的基础上,通过定义不同的施工阶段,从整体角度讨论了混凝土衬砌管片在不同施工阶段的变形以及受力情况。结果表明:随着施工的进行,管片变形施工后期的洞顶位置衬砌管片刚度设计值比施工前期可适当减小,洞腰位置管片刚度设计值应有所增大;施工后期斜井下侧管片顶部抗压强度设计值和管片底部抗拉强度设计值比施工前期也应有所增大。     

振动筛多余约束横梁的功率流研究

针对振动筛经常出现侧板开裂和横梁断裂的问题,通过增加多余约束改进了横梁结构。并从能量的角度用功率流法研究了横梁的动力学特性及能量分布情况。通过MatLab仿真得出结论,改进后的横梁功率流分布较原先横梁均匀,且传递到两侧侧板的能量有所降低,提高了横梁及侧板的寿命。     

基于MATLAB的提升容器建模及仿真

由于受采动影响,立井井筒与刚性罐道不可避免地会发生变形。罐道的各种异常变形会引起提升容器的异常振动,直接影响到容器运行的平稳性和安全性。应用MATLAB6.5/Simulink工具对提升容器六自由度振动模型进行仿真求解,得到了提升容器在刚性罐道的不同缺陷形式如凸出激励、非直线激励下的振动特性,为利用动态法检测罐道缺陷提供了理论依据。     

侧架铸造缺陷分析及对策

分析了侧架的结构特点,找出了该产品铸造缺陷产生的主要原因,通过改变浇注系统的位置、表面刷涂料、放冷铁以及局部使用铬铁矿砂等工艺措施,提高了侧架的铸造生产合格率。     

矿用自卸车牵引梁结构分析及改进设计

建立车架中部牵引梁2种方案（方案一：圆形截面结构牵引梁;方案二：正八边形截面结构牵引梁）的三维模型和有限元模型,在边界条件相同的情况下,选择极限工况对2种方案进行强度和刚度的计算、分析、比较。其强度和刚度计算结果为：方案一最大应力为141.5 MPa,最大变形为 0.53 mm;方案二最大应力为 137.5 MPa,最大变形为0.503 mm;从计算结果上看,方案二的应力和变形均小于方案一,所以方案一为较优方案。从制作工艺上对2种方案进行比较,方案一中牵引梁为大直径圆形截面结构,需要用专用设备进行成型加工,制作工艺复杂;方案二中牵引梁为正八边形截面结构,可有2块钢板分别折弯、对焊而成,制作工艺简单,从工艺上可以得出方案二为较优方案。比较得出,方案二正八边形截面结构牵引梁的强度和刚度均能满足要求,工艺性更好,为较优方案。     

黏结刚度对预应力锚杆支护效用的数值分析

为明确黏结刚度对层状顶板锚杆支护效用的影响,首先介绍了黏结刚度的概念及在FLAC3D中的实现方式,然后利用FLAC3D的interface单元建立了层状顶板巷道模型,综合pile和liner结构单元构建了仿真锚杆模型,并实现了预紧力施加功能,在原岩应力条件下分析了不同黏结刚度对层状顶板的支护效用。研究结果表明:在其他参数一定的条件下,黏结刚度控制锚杆的增阻特性,随黏结刚度增大,增阻特性由缓转急;锚杆支护可显著控制层状顶板离层,黏结刚度越大,控制效果越好;锚杆支护应力场可显著改善巷道围岩的应力状态,减小乃至消除拉应力分布,黏结刚度越大改善效果越明显;锚杆杆体受层理层间滑动影响会发生弯曲变形,但随黏结刚度增大,变形程度得到缓解。鉴于黏结刚度的重要性,提出了提高锚杆黏结刚度的技术途径:优化杆体外表形状、改善围岩接触条件、增强锚固剂黏结性能及提高锚固剂安装质量。     

基于ANSYS的CLX3型胶轮矿用铲运机前机架强度分析

基于动力学分析理论,利用ANSYS有限元分析平台,建立了矿用铲运机前机架的有限元分析模型。针对铲运机空载和满载时的2种常见工况,提取前机架的动力学载荷,研究其结构强度,得出了前机架应力分布情况,最终确定了危险部位。通过对前机架结构局部改进,提高了前机架整体强度。最终分析结果表明,前机架的强度和刚度可以满足实际工作需要,为前机架的局部改进提供了依据。     

动压影响巷道U型钢支架-锚索协同支护机理及其承载规律

针对U型钢支架支护动压影响巷道强烈变形的支护难题，采用数值模拟方法，研究U型钢支架-锚索协同支护作用机理，提出了U型钢支架-锚索协同支护技术；在开展现场工业试验的同时，采用现场实测方法，监测动压影响由开始至结束过程中巷道围岩表面位移量、U型钢支架和结构补偿锚索实际承受载荷情况。研究结果表明：采用U型钢支架-锚索协同支护后明显改善巷道围岩应力分布，增大巷道浅部围岩残余强度，同时通过锚索的锚固作用，优化了U型钢支架承载性能，增大U型钢支架的承载能力和抗变形能力，提高了U型钢支架的整体稳定性，实现U型钢支架整体承载；当围岩变形压力较大时，U型钢支架随着围岩变形，巷道两帮和肩窝是变形压力最大的位置，相应地锚索为U型钢支架上述部位提供较大的抵抗变形力，阻止支架内突变形，同时U型钢支架作为一个整体结构，支架被束缚在有限的变形空间，而其余的大变形通过支架搭接部位缩动释放，实现了U型钢支架高阻可缩的特性。     

二次沿空巷道留巷支护方式及围岩变形规律研究

基于新庄孜矿62110回风巷沿空掘巷后破坏严重出现结构性失稳且后期再需留巷,对二次留巷支护技术进行了研究。分析了巷道破坏原因为地质条件复杂且前期支护参数不合理,结合煤巷预拉力支护理论确定采用＂三高＂锚杆（高强度、高刚度、高预紧力）、锚索补强、深浅孔注浆的联合支护方案。采用快速连续观测法对回采期间巷道的围岩变形进行现场实测,结果表明：高强度架锚注方案可再造围岩结构,减缓顶板活动剧烈程度,工作面后方30～55 m为巷道围岩变形剧烈区,55 m后变形速度趋于稳定。采取该修复方案改善了支护效果,保障了工作面安全回采。     

一种新型水煤浆用圆筒筛

介绍一种新型圆筒筛,将传统的一体化焊接形式优化为筛架与筛板分离的形式,便于筛板的更换,延长了筛架的实际使用寿命。以φ4.7 m×6 m棒磨机用圆筒筛为例,对筛架结构进行优化,引入有限元方法进行分析,以充分保证其强度及刚度,并对该圆筒筛的选型过程进行了介绍。     

矿井提升系统变质量动态特性分析

以单绳缠绕式提升机单容器提升系统为例,在多种运动状态下,借助计算机在Matlab2008环境下,针对提升系统质量、钢丝绳刚度等力学参数对系统动态特性的影响进行了动态仿真研究。其研究结果为提升系统的动态设计提供了重要参考。     

掘进机机载钻孔机械手多体动力学分析

为研究机械手在钻孔工作过程中的动力学响应情况,建立机械手的刚柔耦合动力学数学方程,再以有限元法和多体动力学软件为基础,建立机载钻孔机械手的刚柔耦合动力学模型。以钻头工作过程中的随机工作阻力为载荷,研究伸缩臂的大刚度小变形与钻杆的小刚度大变形对机械手的动态性能的影响。通过对比仿真结果可知,钻杆、伸缩臂的柔性变形对钻头的运动精度影响很大,但其对钻头的速度、加速度影响相对较弱。研究结果表明,利用刚柔耦合模型,能够有效模拟机械手在钻孔过程中的动力学响应过程,为机械手的智能控制研究提供依据。