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摘 要：在煤矿巷道施工机械领域采用液压扒斗式装载机技术,可以加快施工速度、降低工人的劳动强度,而且在巷道、隧道、水电涵洞等施工方面具有广阔的应用前景.本文采用现代设计理论和方法对新型液压装载机工作装置进行设计研究,以期能研制出满足煤矿需求的产品,提高巷道施工掘进的机械化程度.本文研究重点为工作机构有限元分析.
关 键 词：工作机构运动分析有限元析
中图分类号：TB47文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0070-02
1研究背景
随着新技术不断出现,自20世纪末期以来,煤矿采掘技术与装备迅速发展并得以推广.先进采煤国家积极应用先进的机电一体化和矿井生产过程自动化控制及自动化技术,研制开发了高生产能力、高性能的开采技术装备,还广泛应用新技术实现了矿井的高产高效和集约化生产.
从总体上看我国的煤矿建井技术已进入先进国家行列.其中,井巷施工中,斜井、立井施工的机械化配套施工工艺和冻结、注浆等各类特殊凿井技术均达到世界先进水平,基本具备了在国际市场竞争的能力,唯独巷道施工尤其是岩巷施工在机械化水平、施工工艺、施工速度上都明显落后于采煤技术先进国家[1].
目前,机掘法和钻爆法是岩巷掘进的两种主要工艺[2].机掘法就是使用全断面岩石掘进机进行巷道开拓的方法,可以经济切割普氏系数低于f7的巷道岩石.钻爆法是先在工作面钻出炮眼,在炮眼内装入进行爆破,实现破岩的一种方法[3].发达国家采用机掘法进行岩石巷道施工的数量在掘进中所占比例较高,可以达到30%～40%.但由于受技术发展水平和经济因素的制约,钻爆法将仍是我国煤矿岩巷掘进的主要方法[4].
本课题研究的目的：本论文在前人大量研究工作的基础上,提出了在煤矿巷道和隧道掘进中发展以扒斗式装载机和全液压钻车相配套的岩巷机械化作业线的必要性.并在新式岩巷施工设备—扒斗式装载机的工作机构设计中,引入了三维设计方式和有限元分析方式,改变了传统的经验设计的模式,使设计更加直观可靠,可以对其进行运动学分析、强度分析、模态分析和干涉检验.这为产品设计开发及后续工作奠定了必要的理论基础.
2研究现状分析
自20世纪90年代以来,国外装载机进入了一个新的发展时期,在广泛应用新技术的同时,不断涌现出新结构和新产品.继完成提高整机可靠性任务之后,技术发展的重点在于增加产品的电、液技术含量,努力完善产品的标准化、系列化和通用化,向节能、环保及可视化操纵方向发展[5].通过对传统的操纵与控制结构的数字化改造,既实现了精确的铲装作业,又大大改善了驾驶人员的工作条件,极大地提高了作业效率.“通过产品的更新换代,不断提高产品的技术水平和科技含量”是国外装载机生产厂商始终不渝的追求.
我国通过引进不断更新的先进装备和技术,大力推广机械化配套,已在生产中形成了多条的机械化作业线.目前岩巷掘进施工机械化主要有4种配套方式,即侧卸装岩机配全液压钻车、耙斗装岩机配气腿凿岩机、侧卸装岩机配耙斗装岩机、侧卸装岩机配皮带