煤礦井下探測(cè)機(jī)器人防爆電機(jī)與動(dòng)力電源研究.pdf

1、煤礦井下環(huán)境復(fù)雜多變，極易發(fā)生險(xiǎn)情，利用遙控式機(jī)器人進(jìn)行井下環(huán)境探測(cè)是開展煤礦安全生產(chǎn)及救災(zāi)救援的迫切需要。移動(dòng)式煤礦井下探測(cè)機(jī)器人多采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子式直流無刷電機(jī)作為動(dòng)力元件，依據(jù)煤礦井下電氣產(chǎn)品的防爆設(shè)計(jì)要求，電機(jī)多被安放于隔爆殼體內(nèi)部，電機(jī)的動(dòng)力從轉(zhuǎn)軸式隔爆接合面輸出。然而電機(jī)與隔爆殼體共同構(gòu)成的疊套結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致電機(jī)散熱困難；高速內(nèi)轉(zhuǎn)子式直流無刷電機(jī)的扭矩較小，需使用減速機(jī)構(gòu)放大電機(jī)的扭矩，但減速機(jī)構(gòu)存在功率損耗，降低了機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)

2、的有效功率。
　　低速外轉(zhuǎn)子式直流無刷電機(jī)是一種直驅(qū)式電機(jī)，具有安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速方便、運(yùn)行效率高的優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于輕型民用車輛的動(dòng)力系統(tǒng)。本文從煤礦煤礦井下探測(cè)機(jī)器人的動(dòng)力模塊和電源模塊展開研究，設(shè)計(jì)了可應(yīng)用于煤礦井下探測(cè)機(jī)器人的低速外轉(zhuǎn)子式防爆輪轂電機(jī)和配套動(dòng)力電源，開展了相關(guān)研制工作。
　　基于現(xiàn)行防爆國家標(biāo)準(zhǔn)GB3836-2010，研究了復(fù)合型防爆理論及其應(yīng)用條件，設(shè)計(jì)了低速外轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)的隔爆型防爆方案，提出了

3、一種以螺紋接合面固定防爆輪轂電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)，并分析了防爆輪轂電機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
　　依據(jù)礦用探測(cè)機(jī)器人的試行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了防爆輪轂電機(jī)的基本性能參數(shù)；試制了該款電機(jī)的定子繞組，對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試；為防爆輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)并加工了低壓大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；設(shè)計(jì)并構(gòu)建了防爆輪轂電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了場(chǎng)地測(cè)試。
　　按照輪轂電機(jī)定子繞組的外形尺寸，對(duì)防爆輪轂電機(jī)的隔爆接合面進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，對(duì)隔爆殼體進(jìn)行了應(yīng)力分析和基本尺寸計(jì)

4、算，并完成了隔爆殼體的零部件設(shè)計(jì)，構(gòu)建了隔爆殼體的CAD三維模型，并將其將導(dǎo)入ANSYS Workbench軟件中，生成了隔爆殼體的CAE工程模型；定義了該工程模型的材料屬性及邊界條件，實(shí)現(xiàn)了模型的網(wǎng)格劃分，從該工程模型內(nèi)部施加1.5 Mpa的靜態(tài)壓力，得到了隔爆殼體的應(yīng)力云圖，對(duì)應(yīng)力云圖進(jìn)行了分析。
　　對(duì)試制的防爆輪轂電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行了防爆性能檢驗(yàn)，檢測(cè)了樣機(jī)的隔爆接合面；對(duì)樣機(jī)分別進(jìn)行了外殼耐壓試驗(yàn)和內(nèi)部點(diǎn)燃的不傳爆試驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)