煤矿在开采过程中,不可避免会产生大量的涌水,井下水仓就是用来储存矿井涌水,由于矿井水非常丰富,需要经常对水仓进行清挖作业,目前仍采用传统的人工清挖方式,但是随着煤矿经济形势的好转和安全生产意识的提高,机械化清仓成为了趋势。本文根据实际生产需要,结合绿色设计理念和TRIZ理论,设计了一种可以连续、自动清理水仓煤泥的设备。该设备的主要部件包括履带行走装置、螺旋集料输送装置、泵送装置、电气控制系统以及液压系统等。(1)根据实际生产需要,提出了一种高效清挖系统,清淤机是系统中的关键设备,对清淤机履带行走装置和螺旋集料输送装置进行选型设计,包括确定行走底盘形式,进行四轮一带的选型,计算出清淤机的工作参数,得出清淤机总体布局。运用单质点法对清淤机的输送机理进行研究,得出了螺旋叶片倾角、螺旋轴转速和物料的输送速度之间的关系,对清淤机的优化设计和仿真分析提供理论参考。(2)通过现代设计方法对螺旋输送装置进行优化设计,本文以减少螺旋体质量和提高输送量为目标函数,以螺旋叶片直径、叶片螺距、螺旋轴直径和螺旋轴转速为设计变量,以刚度限制条件、转速限制条件、功率限制条件、抗扭强度限制条件和边界限制条件为约束条件。求解工具采用MATLAB软件中遗传算法工具箱,经过130代遗传变异得出优化结果;对优化后的螺旋轴进行力学分析,其应力达到了强度要求,变形也在合理范围内,验证结构设计和优化设计的合理性。(3)运用Fluent软件对螺旋输送装置内流场流动特性进行仿真分析,分别取三种螺旋叶片倾角α=0°、α=15°、α=30°,采用适体坐标系来划分网格,设置边界条件,采用k-ε模型,经过数值计算,得出螺旋输送装置内流场速度的分布。当螺旋叶片倾角α=30°时,螺旋输送装置的输送性能最好。