金属矿山悬臂式掘进机采掘配套设备选型研究

为保证悬臂式掘进机采矿作业效率及矿山生产系统的匹配适应性,依据设备配套选型原则,提出了掘进机、通风除尘和供电系统设备配套选型方法.根据矿山工程、设计进行掘进机设备初选,建立了岩体单轴抗压强度、抗剪强度与破岩所需截齿截割力的关系模型,对比各初选设备所提供截齿截割力与破岩所需截割力,提出了富余系数概念,在保证破岩能力的基础上,选择富余系数合理的掘进机机型;计算通风除尘、供配电系统设备主要参数,根据结果进行主要配套设备选型.选取某矿区做选型方法验证,结果表明:选取满足破岩要求且富余系数为２０９％的 EBZ１６０型悬臂式掘进机进行工业试验,单日生产效率最大可提高３．５６倍,所选通风系统与配电系统设备满足生产需求,证明该选型方法在金属矿山机械开采中具有良好的应用效果.     

悬臂式掘进机截割头摆动力与截割力的匹配关系

根据悬臂式掘进机截割头在不同工况下截齿的受力状况,研究了截割头摆动力与截割力的匹配关系及其一般取值范围,以此为掘进机悬臂回转机构的设计提供理论依据。     

纵轴式截割头横摆工况载荷模拟研究

为模拟纵轴式截割头工作载荷的特性,基于单截齿破岩试验的相关结论,介绍了定相关和欠相关状态下单齿破岩切向力和法向力的计算方法,并提出了截割头与岩石相互作用过程中沿X、Y、Z方向作用在截割头上的分力和合力,以及截割功率和截割头负载扭矩的计算方法。对横向摆动截割过程的模拟结果显示,截割头从开始接触岩体到稳定工作状态可分为截割载荷线性增大阶段、截割状态转换阶段和截割载荷稳定阶段,其中截割载荷稳定阶段的截割性能曲线周期性变化规律明显。频域分析进一步发现,受截割头转速、截齿配置形式和螺旋线数量的影响,优势频率主要集中在0~10 Hz。掘进机截割载荷模拟分析结果可为掘进机系统改进以及动态特性分析提供有效参考数据;     

掘进机纵轴式截割头截割效率的优化设计

介绍了悬臂式掘进机纵轴式截割头的设计原则,论述了实现截割头截割效率设计的优化方法,并推荐了一些设计用的主要数据。     

2种EBZ135掘进机截割头性能比较

为了比较2种不同截齿周向间隔角的EBZ135掘进机截割头的性能,对截齿周向间隔角为36°、45°的EBZ135掘进机用截割头破岩载荷进行了仿真。仿真结果表明:同等条件下,2种截割头的破岩载荷统计参数差别较小。这种方法和结论对截割头的布齿设计具有理论指导意义。     

马路坪矿悬臂式掘进机振动镐齿截割原理分析

通过分析开磷集团马路坪矿悬臂式掘进机的截齿截割破岩规律及截割运动轨迹方程,得出破岩规律为岩体变形、岩体的裂纹扩展、裂纹扩展密实、岩体的崩裂4个阶段,掘进机单个截齿的运动轨迹为平面摆线,对于该矿的岩石特性,计算出掘进机的最佳进给量为0.129 m。     

悬臂式掘进机截割头设计要素

依据悬臂式掘进机截割需求,分析了截割头外形轮廓、安装方式,截齿排布等主要设计因素对整机性能的影响,并提出了应对方案,为悬臂式掘进机截割头设计提供参考。     

悬臂式掘进机岩巷截割头特征分析

分析了悬臂式掘进机岩巷截割特殊工况,从岩巷截割头的外形特征、截齿选用以及耐磨设计等方面,对岩巷截割头特征进行了简要分析,为悬臂式掘进机岩巷截割头设计提供参考。     

纵轴式截割头缺齿截割载荷仿真

以EBZ135掘进机顺序式截齿排列的截割头为例,对不同位置缺失一个截齿时截割头破岩载荷进行仿真研究,得到了载荷波动曲线及其统计量,并与正常截割时的载荷相比较,结果表明:同等条件下缺齿截割较正常截割载荷波动性系数明显增加,约为未缺齿时的2倍,载荷低频的波动频率由截割头转频与螺旋线头数的乘积变为截割头转频。结论对纵轴式截割头缺齿截割检测有一定的理论指导意义。     

不同工况下掘进机截割性能多目标优化

为了提高掘进机的截割效率，以掘进机截割部的运动参数为设计变量，研究悬臂式纵轴掘进机的截割头自转速度、摆动速度等运动参数对截割性能的影响，用MATLAB模拟各性能参数变化规律，以单个截齿载荷分析为基础，建立截割头各向载荷数学模型，根据现场经验给定运动参数设计空间，建立截割头的截割阻力、负载转矩、截割比能耗和截割生产率目标函数，采用线性加权法将多个优化目标转为单个目标，分别给出正常工况和夹矸工况的加权系数，求解截割运动参数最优配置，在EDEM仿真软件中对优化前后的截割性能进行验证，结果表明最优运动参数下的掘进机综合截割性能更优，截割能力、破岩能力提升，截割比能耗降低，生产率得到了显著提高，产尘量得到了一定程度的控制。     

复杂地质巷道综掘机快速掘进施工实践

本文以梁山煤电公司店坪煤矿为研究对象,采用EBZ-260A悬臂式掘进机在该矿10号煤层底分层巷道进行掘进开采的实践应用研究。对EBZ-260A悬臂式掘进机的结构、性能参数、配套设备进行了分析,对掘进工艺进行了设计。有效地扩大了掘进机械化的应用范围,加快了店坪煤矿薄煤层掘进巷道的施工进度。     

矿用悬臂式掘进机电控系统设计与应用研究

悬臂式掘进机在煤矿巷道施工中具有重要的作用,其性能好坏会对煤矿开采效率产生影响。以EBZ260型矿用悬臂式掘进机为对象,对掘进机的基本情况进行了概述,并对掘进机的电控系统整体方案进行了详细设计介绍。系统整体上由不同模块构成,以控制器模块为核心,选用DCF-Ⅰ型专用控制器性能优良,能满足系统的实际工作需要,对电控系统的电气部分进行了设计。软件程序方面,基于模块化思想设计,通过主程序驱动多个子程序,实现电控系统的各项功能。将电控系统部署到EBZ260型掘进机工程实践中,经现场应用后发现达到了预期效果,每年可以为企业节省60余万元,效益显著。     

具有湿式除尘系统的岩巷掘进机的研制

介绍了具有湿式除尘系统的EBZ260型悬臂式掘进机的主要组成部分及结构特点,阐述了机载湿式除尘的工作原理。该机可应用于煤矿井下半煤岩及岩巷的快速机械化掘进,截割效率高、稳定性好。而且集成的机载湿式除尘系统可明显降低工作面的粉尘浓度。     

EBH-315型综掘机在煤矿快速掘进中的应用

EBH-315型掘进机是煤炭科学研究总院山西煤机装备有限公司最新研制的一种特重型掘进机,主要用于半煤岩及岩巷掘进,尤其适用于岩巷掘进。该机经济截割硬度f≤10,局部f≤12,适用于各种类型底板,坡度±16°的煤矿采准巷道掘进。该机后配套转载运输设备可采用桥式胶带转载机和可伸缩式带式输送机,实现了连续运输。该机型的使用对于千万吨级矿井零散工程具有特殊意义。     

基于模糊PID的掘进机恒功率控制系统设计

掘进机是煤矿开采的关键设备,其高效、平稳的工作有利于提高采煤效率。针对煤层特性复杂多变,悬臂式掘进机截割负载扰动变化剧烈这一问题,提出了一种基于STM32F103ZET6单片机的模糊自适应掘进机恒功率控制系统。该系统采用模糊自适应算法对水平油缸线速度进行调节,并通过SIMULINK进行仿真验证,仿真实验结果表明：该控制系统能根据煤层特性自适应调整悬臂的摆动速度,提高了掘进机的工作效率。     

矿用悬臂式掘进机PLC控制的截割控制系统设计研究

随着控制技术的不断提升，掘进机截割控制系统已无法较好地满足当下设备的使用需求，对截割控制系统进行优化改进设计，已成为当下重要的研究方向。重点分析了掘进机的作业环境及截割控制系统要求，开展了截割控制系统的设计研究，并进一步对该系统进行了应用验证，由此验证了该控制系统的运行可靠性，并对提高截割部分及掘进机整机的运转效率及安全性起到了积极的改善作用。也为后期开展掘进机的改进提供了参考。     

基于DSP的悬臂式掘进机控制系统设计

目前悬臂式掘进机控制系统，存在数据实时采集难、通信不便以及控制系统自适应差的问题。文章设计了一种以DSP为核心的控制系统，该控制系统利用DSP丰富的外设资源和优越的数据处理能力完成掘进机工况数据的采集解算、与外围设备的实时通信，实现了掘进机截割部精确控制、断面自动成型及远程监控等功能，为掘进机适应自动化、智能化掘进提供技术支撑。     

冲击载荷作用下行星齿轮传动系统故障响应特性研究

掘进机工作过程中,由于煤、岩体强度不均匀,导致截割头常受到瞬时冲击载荷作用,造成截割减速器断齿故障频发。建立了行星齿轮系统动力学模型,研究了冲击载荷、断齿故障对系统响应的影响。结果表明,冲击载荷作用下行星齿轮发生断齿故障时,齿圈约束反力时域均值增大,时域波形中除了包含断齿故障产生的周期性冲击成分,还包含载荷突变产生的冲击。     

悬臂式掘进机截割减速器设计难点分析及解决方法

对比了纵、横轴悬臂式掘进机截割特点及在煤矿上的应用,分析了纵轴式与横轴式掘进机截割减速器的设计难点。用常规方法设计截割减速器设计周期长,不易保证设计要求,而将粒子群优化算法应用到设计中,效率高,易于实现,同时有利于改善掘进机的工作性能。     

立井煤矿深埋长距离岩巷全断面硬岩掘进机施工技术研究

针对我国煤矿岩巷掘锚失衡、成巷效率低问题,采用理论分析、仿真模拟及现场试验的方法,开展了煤矿巷道全断面硬岩掘进机盾构法施工适应性及系统匹配性分析,提出了影响立井煤矿巷道盾构法施工效率的四个关键因素,包括设备出入立井、快速组装与运输、轨迹控制及快速支护。结合矿井现有条件,设计了井下大型硐室设备组装与拆卸平台,优化了施工工艺,形成了集掘、支、装、转、运、喷多工序协调统一的盾构施工技术体系。研究成果在阳泉新景煤矿岩巷掘进中首次成功应用,实现了最高月进尺608m,最高日进尺31.5m,创造了煤矿单次掘进、一次成巷3490m的水平,大幅提高了岩巷成巷效率,缩短了矿井准备周期,取得了显著技术经济效益。