自移式掘进机辅助支护设备液压控制系统的研究

摘要

自移式掘进机辅助支护设备是一种用于掘进工作面的新型临时支护设备,它能保证掘进机的连续作业,实现掘进和支护同时进行。本文对该辅助支护设备的液压控制系统进行了研究设计。首先根据辅助支护设备的结构和工作原理对其液压原理进行了设计分析,并详细绘制了整个设备的液压原理图。然后根据辅助支护设备的特点情况,对其各个主要的参数进行了计算确定,而后对各种液压元件进行了选型设计,并且建立了液压控制系统和各个液压元件的数学模型。接着根据确定的参数和建立的数学模型,应用EASY5液压仿真分析软件,对辅助支护设备的液压控制系统仿真模型进行了构建,并对设备主要的动作包括立柱的升降、推移千斤顶的推架和拉架进行了仿真分析,结果验证了辅助支护设备液压控制系统设计的合理性和实用性。最后利用PLC技术对辅助支护设备的控制系统进行了设计分析,简化了其操作控制的繁琐性,并且在顶板来压的紧急情况下,可以采取特殊的控制方法,便于井下施工人员的安全撤离,保证了临时支护设备下工作空间的安全可靠。本论文的研究意义在于对这种新型的临时支护设备的液压控制系统进行研究分析,通过对其进行智能控制,加快临时支护的速度,为实现掘进工作面临时支护的自动化及智能化创造了可能。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 选题的背景

1.2 论文研究的意义

1.3 论文研究内容

1.4 论文的结构

1.5 本章小结

2 自移式掘进机辅助支护设备液压系统分析

2.1 自移式掘进机辅助支护设备的结构和工作原理

2.2 辅助支护设备基本液压系统分析

2.3 基本回路设计

2.3.1 换向回路

2.3.2 连锁回路

2.3.3 差动回路

2.3.4 阻尼回路

2.3.5 锁紧回路

2.4 辅助支护设备液压控制系统详细原理图设计

2.5 本章小结

3 辅助支护设备液压系统的设计

3.1 自移式掘进机辅助支护设备基本参数的确定

3.2 液压油缸的选型设计

3.2.1 立柱的选型设计

3.2.2 千斤顶的选型设计

3.3 供液系统设计

3.4 液压元件选型设计

3.5 辅助支护设备压力损失验算

3.6 辅助支护设备的详细基本参数确定

3.7 本章小结

4 辅助支护设备液压控制系统的数学模型建立

4.1 系统基本动力学方程

4.2 系统元件基本数学模型

4.2.1 乳化液泵数学模型建立

4.2.2 换向阀数学模型建立

4.2.3 安全阀数学模型的建立

4.2.4 液控单向阀数学模型建立

4.2.5 液压油缸数学模型的建立

4.3 辅助支护设备升降、推架和拉架动作系统数学模型建立

4.4 本章小结

5 MSC.ESASY 5 液压控制系统建模与仿真研究

5.1 MSC.easy5 软件介绍

5.1.1 MSC.Easy5 的特色

5.1.2 MSC.Easy5 图形建模工具

5.1.3 MSC.Easy5 的仿真分析工具

5.1.4 液压仿真模型建立步骤

5.2 辅助支护设备液压控制系统仿真模型建立

5.2.1 液压泵站动力源模型

5.2.2 Y 型三位四通阀模型

5.2.3 液控单向阀模型

5.2.4 双向锁模型

5.2.5 交替单向阀模型

5.2.6 辅助支护设备整体仿真模型的建立

5.3 仿真模型主要参数设置

5.4 仿真结果分析

5.4.1 三位四通阀的控制

5.4.2 立柱升降模型仿真分析

5.4.3 推移千斤顶推架和拉架模型仿真分析

5.4.4 整体分析

5.5 本章小结

6 辅助支护设备 PLC 控制系统的应用研究

6.1 PLC 技术的应用

6.2 传感器的选型确定

6.2.1 压力传感器选型确定

6.2.2 位移传感器选型确定

6.3 PLC 的选型

6.3.1 PLC 的 CPU 模块选择

6.3.2 扩展模块的选择

6.4 辅助支护设备 PLC 控制系统设计

6.4.1 PLC 外部接线

6.4.2 PLC 控制辅助支护设备的工作原理

6.5 下位机程序设计

6.5.1 系统主程序

6.5.4 PLC 端口地址分配表

6.6 本章小结

结论

参考文献

附录 A PLC 系统子程序与 A/D 转换子程序

作者简历

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