基于智能减阻策略的地下铲运机自动铲装控制研究

地下铲运机在铲装作业过程中其铲斗力学性能复杂多变,驾驶室操作员只能根据工作经验实时观察判断后进行操作,实际效果并不理想。通过研究铲装过程中的力学性能,提出一种基于智能减阻策略的地下铲运机自动铲装控制方法,可以高效、低耗地完成铲装过程的自动控制。基于时序反馈,配合铲装过程中的多次举斗或撬斗动作,不断破坏料堆中密实核的生成并减小铲装阻力,提高了铲运机满斗率和工作效率。同时,基于EDEM软件开展智能减阻铲装过程仿真研究,在工程铲运机上搭建了自动铲装控制系统,并通过人机交互编程控制开展了工程应用。结果表明,基于智能减阻策略的地下铲运机自动铲装控制系统的控制效果稳定,可靠性高,可完全满足工业应用的要求。     

地下铲运机自动铲取最优轨迹的研究

建立了地下铲运机工作装置的机械手模型系统,通过对铲装过程中作用在机械手末端执行器--铲斗切削边缘的作用力分析及轨迹分析,找到了最小能耗铲取轨迹。但在实际工况中铲斗的运行轨迹与理想状态是有距离的。因此采用了一种智能减阻插入铲取的方法,在最小能耗轨迹的基础上尝试通过智能减阻插入铲取的方法对铲取轨迹进行寻优。通过运动学仿真,铲斗跟随优化后的轨迹进行工作,铲斗所受阻力更小,系统消耗能量更小,生产效率更高,并进一步提高了基于地下铲运机无人驾驶的智能化水平。     

散体—工作机构系统模型实验设计的探讨

铲斗铲装矿石、挖掘土壤、刮板机运送物料、破碎机腭板破碎矿石以及农业机具切割土壤等,都是一个工作机构与散体相互作用的物理过程,我们统称这类过程的系统为散体—工作机构系统。由于模型实验投资少,容易制造,又便于改变参数,所以用模型实验与工作机构的相互作用已日益成为设计新机器与改进旧设备的有效手段。本文以铲斗铲装矿石为例来探讨散体—工作机构系统模型设计的问题。     

某自主研发地下铲运机工作装置的动作特性仿真

地下铲运机是对松散物料铲装和短距离运输的重要设备,其工作装置性能的优劣决定了地下铲运机和工作效率。为了对某自主研发的地下铲运机的工作装置性能进行探讨,基于其3D模型分析了工作装置工作时的外载荷,运用ADAMS对其进行了运动学与动力学仿真,获得了铲装过程中铲斗角度和传动角度等关键参数以及液压缸受力变化曲线。根据仿真结果探讨了工作装置的性能,提出了真实的满载举升高度,为后期的结构设计及参数优化提供了理论依据。     

装载机自动铲装实验研究

基于装载机油缸长度确定铲斗转角,分析得到铲装轨迹。通过实验与编程实现了该方法。设定3条平行铲装轨迹,利用额定铲装量为5 t的装载机进行碎石自动铲装实验,得到油缸位移、整车位移和铲装量。将铲装过程分为铲斗调整、空载前进、插入物料、铲装、怠速和升举。处理数据得到铲装过程的斗尖轨迹。将得到的轨迹与平行轨迹进行对比分析,可判断自动铲装精度。将铲装时间和铲装量作为参照,可确定不同轨迹的铲装效果以及适用场合。     

铲斗铲装过程中满斗率的数学模型研究

装载机铲斗的装载性能没有明确的评价标准。通过建立铲斗装载物料过程的数学模型,用数学语言对工程实际问题进行描述分析,再利用具体的铲斗数据代入数学模型中,求解出在铲斗铲入深度与铲斗空斗体积之间的数学关系。通过主动落入的物料体积函数与铲斗空斗体积函数的图形,得出结论:不同型号的铲斗都可以找到一个合适铲斗铲入深度达到最优满斗率。铲斗铲装过程的数学模型有很强的适用性,还可用于智能装载机器人装载作业的轨迹优化的参考计算,求解最优装载满斗率。     

(280- 175-)B挖掘机回转发电机冒火成因

挖掘机的铲体回转是矿山铲装作业中不可缺少的一环,无论是将装满矿石的铲斗移到载矿汽车或电机车上,还是把空铲重新返回铲装作业面,都需要驱动铲体左右回转。而在紧张的铲装作业中电铲的提升、推压和回转各系统的起动、制动、停车及反转非常频繁,尤其是回转系统电机每小时接电次数竟达百次之多,同时整个回转机构是一转动惯量很大的系统,如能减少挖掘机铲体的回转时间,将能缩短挖掘机的整个工作循环时间,也就提高了挖掘机的台时产量     

铲装矿石时除尘的研究

铲装矿岩是露天矿扬尘的主要根源之一。为降低铲装过程中的空气含尘量,一般用水淋湿爆堆。但这种除尘方法,在铲装自燃性矿石时不能采用,因为水能强化硫化矿石的氧化过程。     

地下铲运机不同铲装方式下的离散元仿真研究

地下铲运机作为地下金属矿山采矿中的重要作业设备,其铲装工作状态严重影响其作业效率,并且当地下铲运机处于不同的铲装工作状态时,其动力消耗变化也很大。为此需要研究铲运机在不同铲装状态下的作业效率以及能耗等来寻求一种切实高效的铲装方式。地下铲运机铲装方式主要集中在以下三种：一次铲装法、配合铲装法、分段铲装法。本文通过离散元软件EDEM以满斗率、阻力峰值、单位时间内的铲装量为指标对不同铲装方式进行仿真,得出结果：分段铲装法单次铲装满斗率相比一次铲装法和配合铲装法都要高,但其铲装耗时长,单位时间满斗率较低且其铲装阻力较大,因此不宜选取此种方式进行铲装。配合铲装法其单次铲装满斗率略低于一次铲装法的单次铲装满斗率,但其单次铲装耗时短,单位时间满斗率高且铲装阻力小,铲装综合效率较高,是一种较实用的铲装方式。     

装载机铲装作业轨迹及动阻力仿真研究

在3自由度装载机运动学为模型的基础上，进行了装载机运动学分析，并规划出笛卡儿空间的斗齿迹（包括位姿、速度和加速度）。通过计算机数值仿真，对铲装作业过程中的动阻力进行了研究，其结果表明动阻力不到垂直静阻力的10％。     

铲入深度对无底柱分段崩落法放出体形态的影响

崩落体、放出体和崩矿步距之间的相互制约关系影响着无底柱分段崩落法放矿过程中的损失贫化。以大结构参数单进路放矿试验为基础,进行了3.6 m崩矿步距条件下5种不同铲入深度的物理模拟放矿试验。通过放出标志颗粒的位置信息获取内部滑移面的位置,研究了铲入深度对放出体发育形态的影响,并分析了铲入深度与放出体之间的关系以及放出体与崩矿步距的匹配关系。结果表明：①3.6 m崩矿步距、5种不同铲入深度条件下,沿进路方向放出体发育的轮廓都大于崩落体的轮廓;②铲入深度对放出体形态的发育有一定影响,放出体发育高度随铲入深度增大呈先增加后减小的趋势,放出体沿进路方向的发育宽度呈增加趋势,从纯矿石回收量、矿石回收率方面分析,铲入深度为5.32 m较好,相应的回收率为57.74%。     

多目标模糊决策法在选择铲运机斗容中的应用

选择合适的铲运机斗容能够为矿山产生巨大的经济效益。为了选择合适的铲运机斗容，从经济效益最优出发，对阶段某-矿块进行模拟开采，取得采场掘进工程费用、设备购置费用、铲运机的出矿效率、出矿费用4项指标。应用多目标模糊决策的方法，建立寻优模型，进而选择在一定条件下合适的铲运机斗容。     

铲入深度对无底柱分段崩落法放矿效果的影响

针对无底柱分段法采矿损失贫化大这一技术难题,采用大结构参数单漏斗放矿模型,研究了放矿过程中铲入深度对放出矿石量、矿石回收率及混岩率等指标的影响。结果表明:放矿端部正面废石会早于顶部废石侵入放矿过程;当铲入深度较小时,混岩率增加速率比较缓慢,放矿口会频繁出现结拱;随着铲入深度的增加,混岩率增加速率增大,且放矿口不易出现结拱;同时发现,放矿口矿岩的不均匀的流动是正面废石较早和大量侵入放矿过程的一个重要影响因素。     

抛掷爆破与拉斗铲倒堆工艺研究

根据黑岱沟露天煤矿的矿床地质条件及扩建的要求，系统的研究了抛掷爆破与拉斗铲倒堆相结合的剥离工艺。对抛掷爆破的方法与参数、剥离台阶开采参数、有效抛掷率、拉斗铲作业方式、再倒堆系数等进行了模拟计算与分析。     

自主行驶铲运机路径跟踪控制

铲运机是集铲土、运土功能一体化的铰接式车辆，常用于井下物料运输。跟踪控制是实现该类设备自动驾驶的核心技术之一。针对该种车辆特有的惯性大、响应慢、约束条件多、行驶易蛇形摆动等问题，提出了适用于铰接车路径跟踪的模型预测控制算法。引入铰接式车辆运动学模型预测未来车辆行驶状态，以路径跟踪的横向偏差、纵向偏差、航向角偏差、铰接角偏差最小化为目标函数，结合实际车辆的转向、加减速度、车速约束求解车速、转角速度最优控制序列。使用Matlab/MapleSim软件进行仿真试验，结果表明：使用该控制器可以实现y向偏差小于0.06 m，航向角偏差小于0.3°，最大铰接角控制偏差小于0.8°的控制精度。于三山岛金矿-645中段进行实车试验，实现从主巷道至溜进口的自动驾驶，具有实际工业应用前景与参考价值。     

炮采工作面攉煤机主参数的理论计算

针对我国目前炮采工作面装煤的现状，设计出了一种新型便携式炮采工作面攉煤机，对实现炮采工作面装煤机械化有促进作用。并论述了该机的工作原理，推导了装煤能力和装煤率以及刮板的运行阻力的理论计算公式。     

桦树沟矿区无底柱崩落采矿参数优化研究

目前桦树沟矿区无底柱崩落采矿过程中,按现在的崩落步距,矿石放出不充分,端部损失大;中深孔爆破炸药分布不均匀,爆破后矿石块矿率较低。通过采矿参数优化在不增加回采成本的情况下,可减少采场二次爆破,提高矿石块矿率,有利于采矿与选矿生产;同时,崩矿步距减小后,使其与出矿设备的铲装深度相匹配,减少超前贫化和端部损失,改善矿石的流动性,有利于提高矿石回采率。     

固体钾盐矿山房柱式开采地表沉陷的理论计算

条带房柱式开采方法是世界固体钾盐矿山最主要的采矿方法,光卤石/钾石盐是最主要的含钾开采矿石,其可溶于水、易吸水潮解、内聚力大等独特的物理、力学特性导致不能完全照搬随机介质理论用于地表沉陷的计算。因此,以老挝某固体钾盐矿山作为工程背景,基于弹性半无限空间理论,建立条带房柱式开采的力学模型,利用弹性力学线性荷载的布辛内斯克解,理论计算地表沉陷量,并进一步利用Flac^3D数值模拟软件建立地表沉陷力学模型,数值仿真计算地表变形量。结论表明,矿房宽度8m,矿柱宽度10m的情况下,采用理论计算和数值模拟软件计算,地表下沉系数q均为0.05左右,与国内外房柱式开采的工程经验一致。