摘要
随着我国煤炭开采向深部延伸，井下巷道受高地应力、采动影响易出现底鼓、变形、垮落等病害，巷道修复成为保障煤炭安全生产的核心环节。传统巷道修复多依赖人工配合小型设备作业，存在作业效率低、劳动强度大、安全风险高等问题，难以适配深部煤矿规模化、高效化的修复需求。多功能修巷机作为巷道修复的核心专用装备，其摆臂结构是决定设备作业性能的核心执行部件，开展摆臂结构的优化设计研究，对提升巷道修复效率、保障井下作业安全具有重要的工程意义。
本文围绕多功能修巷机摆臂的设计需求，结合井下受限空间、重载冲击的作业工况特点，通过多方案对比确定了多功能修巷机摆臂结构的总体形式。通过比较完成了多功能修巷机摆臂主体结构的设计与适合其高强度工作的材料选型；开展了多功能修巷机摆臂的关键零部受力分析与强度、刚度校核，验证了结构的强度；同时完成了适配井下防爆要求的液压驱动系统设计，形成了完整的多功能修巷机摆臂结构的设计。
研究成果可为多功能修巷机的工程应用提供技术支撑，也为同类矿山机械执行机构的设计提供参考。
关键词：巷修机；煤炭开采；井下机械；
目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国内研究现状 2
1.2.2 国外研究现状 3
1.3 本文主要研究内容 4
2 总体方案设计 5
2.1 多功能巷道修复机总体结构 5
2.2 巷道修复机工况分析 6
2.3 摆臂结构形式选型 8
2.3.1 两节臂与三节臂摆臂结构对比分析 8
2.3.2 支撑式与悬挂式动臂油缸结构对比分析 9
2.3.3 摆臂结构形式最终选型 11
2.4 摆臂总体布局设计 12
2.4.1 摆臂总体布局设计原则 12
2.4.2 摆臂各组成部分布局设计 12
2.5 本章小结 14
3 多功能修巷机摆臂结构设计 15
3.1 两节臂边界约束方程建模 15
3.2 摆臂主体结构尺寸设计 16
3.2.1动臂主体尺寸设计 17
3.2.2斗杆主体尺寸设计 17
3.2.3尺寸合理性验证 18
3.3 摆臂材料选型与性能分析 18
3.3.1材料选型原则 18
3.3.2候选材料对比分析 19
3.3.3最终材料选型及核心性能 19
3.4 本章小结 19
4 摆臂关键零部件受力分析与强度校核 21
4.1典型危险工况选取 21
4.2摆臂机构静力学受力分析 22
4.2.1 斗杆受力分析 22
4.2.2 动臂受力分析 24
4.3 关键零部件强度校核 25
4.3.1 动臂强度校核 26
4.3.2 斗杆强度校核 27
4.3.3 铰接轴强度校核 28
4.4 摆臂刚度校核 29
4.5 本章小结 30
5 摆臂液压驱动系统设计 31
5.1 液压系统设计要求与总体方案 31
5.1.1 系统核心设计要求 31
5.1.2 系统工况分析 32
5.1.3 液压系统总体方案 32
5.2 系统额定压力等级确定 33
5.3 各执行油缸参数设计与市面标准型号选型 33
5.3.1 支撑式动臂油缸选型 33
5.3.2 动臂斗杆油缸选型 34
5.3.3 斗杆铲斗油缸选型 35
5.3.4 回转油缸选型 36
5.4 液压泵与电控多路阀选型 37
5.4.1 液压泵选型计算 38
5.4.2 矿用防爆电控多路换向阀选型 40
5.5 辅助元件选型 41
5.6 液压系统性能验算 41
5.6.1 系统压力损失验算 41
5.6.2 油缸稳定性验算 41
5.7 本章小结 41
6技术经济分析 43
6.1经济分析前提 43
6.2成本构成量化计算 44
6.3效益与评价指标量化计算 46
6.4经济分析结论 47
6.5设计经济性总结 48
7 结论 49
致谢 50
参考文献 51
附录A译文 52
附录B外文文献 71
说明书
三维模型
CAD图纸
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