矿用风动泵安全限速保护装置的研究

摘要

矿用风动泵是煤矿综采工作面和掘进工作面辅助排水系统中的重要设备之一。矿用风动泵安全性的研究对煤矿安全生产有着重要的应用价值，是矿用风动泵起关键作用的不可或缺的重要组成部分，是实现煤矿安全生产的保障，它对矿用风动泵操作人员的人身安全及设备的安全起着至关重要的作用。本文通过对矿用风动泵的结构特点及使用工况的分析和研究发现:若要加速矿用风动泵在我国煤炭行业的推广应用，就必须深入全面的开展风动泵的安全限速保护装置的研究;否则，当风动泵空载时，随着风能的集聚，极易造成风动泵主轴产生飞车，引起工作涡轮的支解破碎，造成高速飞出的金属碎片伤人、伤设备的安全事故。
　　基于对风动泵安全限速保护装置工作原理及结构特点的研究和分析，指出了影响风动泵工作特性的性能参数，介绍了泵的主要结构，给出了关键零件叶轮的主要设计参数的计算方法，为矿用风动泵安全限速保护装置的设计提供理论依据。综合了空气动力学、理论力学及材料力学等学科，对风动涡轮系统进行了理论探讨;总结了风动涡轮的扭矩和转速的计算方法，得出风动泵涡轮系统空载时的最高转速为14375r/min，风动泵在如此高的转速下运转时，极易对工作人员的安全和机械设备产生严重危害。为了解决矿用风动泵的安全性问题，本文给出了三种限速安全保护装置的设计方案，分别为摩擦式安全限速保护装置、限气流式安全限速保护装置和可自动控制安全限速保护装置。
　　针对矿用风动泵安全限速保护装置的结构特点及使用工况的研究，提出具体的评价准则和评价指标体系，利用模糊评价和加权评分法相结合的评价方法，对矿用风动泵的三种安全限速保护装置进行了评估，评价结果显示:限气流式安全限速保护装置最好，可自动控制安全限速保护装置次之，摩擦式安全限速保护装置由于安全隐患，得分较低。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 概述

1．2 课题研究背景及目的

1．3 矿用风动泵及安全限速保护装置的研究现状

1．4 课题研究的主要内容及研究的意义

1．4．1 课题研究的主要内容

1．4．2 课题研究的意义

1．5 本章小结

2 矿用风动泵安全限速保护装置设计方法简介

2．1 矿用风动泵的概述

2．1．1 风动泵的主要性能参数及工作特性曲线

2．1．2 矿用风动泵的主要结构设计

2．2 机械安全性设计

2．2．1 机械安全性设计的基本原则

2．2．2 机械安全性性设计的方法

2．3 本章小结

3 矿用风动泵安全限速保护装置设计的理论基础

3．1 风动泵涡轮系统的理论分析

3．1．1 风动涡轮的理论计算

3．1．2 风动涡轮扭矩的计算

3．1．3 风动涡轮的转速分析

3．2 摩擦式安全限速保护装置

3．2．1 摩擦式安全限速保护装置的工作原理及结构

3．2．2 摩擦式安全限速保护装置的设计

3．2．3 摩擦式安全限速保护装置的风动涡轮转速分析

3．3 限气流式安全限速保护装置

3．3．1 限气流式安全限速保护装置的工作原理及结构

3．3．2 限气流式安全限速保护装置的力学分析

3．4 可自动控制安全限速保护装置

3．4．1 可自动控制安全限速保护装置的设计方案

3．4．2 可自动控制安全限速保护装置的硬件

3．4．3 可自动控制安全限速保护装置的软件设计

3．4．4 可自动控制安全限速保护装置的硬件仿真分析

3．5 本章小结

4 矿用风动泵安全限速保护装置设计方案的综合评价

4．1 评价指标体系的制定原则

4．2 矿用风动泵安全限速保护装置的评价指标

4．2．1 适应性指标

4．2．2 经济性指标

4．2．3 技术性指标

4．2．4 新颖性指标

4．2．5 可靠性指标

4．2．6 安全性指标

4．3 评价方法

4．4 矿用风动泵安全限速保护装置设计方案评价

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录A 可自动可控制安全限速保护装置程序

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果