悬臂掘进机巷道断面自动成形控制运动学分析

煤巷悬臂掘进机正向大型化,智能化方向发展。断面自动成形控制是在截割过程中控制掘进机悬臂带动截割头运动,按设定的工艺流程切割出规整断面,减少无用掘进量和充填量。以EBZ -150型悬臂掘进机为例,主要进行巷道断面自动成形控制的运动学分析,通过截割头空间位置及其机构实现的几何分析,建立截割头空间位置坐标与油缸伸缩量之间的关系;简要阐述通过可编程控制器实现断面自动成形控制的思路,为巷道断面自动成形控制的进一步研究奠定基础。     

煤矿悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法

针对煤矿悬臂式掘进机截割断面自动成形控制问题,建立了截割头控制系统传递函数模型,并提出了一种基于PID控制的悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法。根据悬臂式掘进机截割部结构及其运动学分析,建立了掘进机截割头控制系统传递函数模型。为了验证建立的截割头控制系统传递函数模型的正确性和PID控制方法的效果,进行了仿真实验分析和在悬臂式掘进机实验平台上进行加入PID与否的对比实验验证。实验结果表明:在加入PID反馈控制后,截割头位置控制精度大大提高,竖直截割实验最大误差约为1%,水平截割最大误差约为1.7%,矩形断面截割高度和宽度最大误差均约为1%。因此,根据建立的控制系统传递函数模型和基于PID的控制方法实现了煤矿悬臂式掘进截割头位置的精确控制,对于实现掘进机的智能化和确保煤矿安全高效生产具有重要意义。     

悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统研究

悬臂式掘进机的自动化、智能化程度低严重制约着煤矿巷道施工技术的发展,智能掘进技术成为目前国内外研究的热点。针对煤矿悬臂式掘进机自动截割控制问题,将视觉测量传感器应用于悬臂式掘进机截割头的控制系统中,提出了悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统。根据悬臂式掘进机的运动学,利用视觉测量系统有效实时反馈截割头位姿,融合惯性导航系统、超声波测距等传感器得到有效信息,采用PID控制方法建立悬臂式掘进机视觉伺服截割控制模型,可根据巷道断面截割施工工艺规划的截割轨迹实现巷道断面的截割成形。介绍了悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统的工作原理以及主要模块,工作人员在规划好截割头在巷道断面的截割轨迹后,系统根据各传感器的测量结果以及误差信息控制掘进机截割头按照规划的轨迹进行自动截割,保存并显示机身位姿及截割头的截割轨迹。试验结果表明：悬臂式掘进机视觉伺服截割控制试验中,掘进机截割头可按照规划的截割轨迹进行自动截割,并且截割头姿态角的变化在0.7°以内,截割头中心点位置误差在18 mm以内,满足巷道掘进的精度要求,并且截割运动过程具有较好的稳定性。     

掘进机切割监控系统的研究

通过对掘进机截割过程的分析,建立了工作机构工作参数和巷道断面尺寸之间的数学模型,导出了悬臂转角、液压缸行程及截割头空间坐标的位置关系。在此基础上,开发了以单片机为核心的悬臂式掘进机切割的控制系统,可精确控制悬臂的摆动行程,并实时反应截割头所在位置,实现了基于负载反馈的掘进机截割机构的调速。该系统可对电动机参数进行连续在线检测,自动进行截割电动机的恒功率控制,并采用CAN总线技术编制了CAN节点通信程序,实现了系统的网络通信。     

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。     

基于模糊数学的掘进机截割头转速分档预测方法

针对悬臂式掘进机在井下掘进过程中截割载荷识别困难的问题,提出了一种基于模糊数学的掘进机截割头转速分档预测方法。通过分析掘进机截割头工作过程,基于模糊数学将井下实测的多传感器信息进行信息融合,得到截割头载荷的预测输出。依据不同工况将截割头转速分为四个档位,并进行了实验验证,为研究不同工况下截割头转速自适应控制提供了理论和实践基础。     

纵轴式悬臂掘进机截割部动态特性分析

针对掘进机截割部易损坏的问题,分析了纵轴式悬臂掘进机截割部的构造,对截割头进行了运动学分析,简化了其运动轨迹,另外对悬臂摆动机构进行了运动分析。对截割头在工作状态时进行了动态特性分析,特别分析了摆动力和截割力之间的关系,推算出了它们之间的匹配系数。以上研究有助于改进纵轴式悬臂掘进机截割部结构。     

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。     

悬臂式掘进机截割头监测系统

提出了悬臂式掘进机截割头监测系统的设计方法。该系统通过截割悬臂监测参数获取截割头的位置,在巷道断面坐标模型的基础上,建立悬臂转角、液压缸位移和截割头空间坐标的函数关系,根据角度和位移传感器采集的实时数据,通过AVR单片机处理分析,确定截割头的位置坐标,完成掘进机截割头位置的实时监测,避免矿井掘进机作业中的超挖和欠挖现象,具有很好的应用前景。     

悬臂式掘进机自动截割控制系统研究

以煤矿 EBZ220 型悬臂式掘进机悬臂机构为研究对象,建立悬臂机构的截割运动在巷道断面的数学模 型,确定截割头在巷道断面投影的位置坐标与截割机构升降油缸、回转油缸伸缩长度及截割机构摆动角度之间的几 何关系。 经控制单元计算出掘进机截割头在巷道空间下的实时位置坐标,并与上位机设定的巷道边界参数进行比 较,提出具有反馈控制的巷道断面自动截割控制方案。 针对常见的矩形、梯形及半圆拱形 3 种巷道断面形状设计了控 制程序、截割工艺路径及人机交互界面功能。 以 EBZ220 型悬臂式掘进机为样机进行地面和井下试验,应用结果表 明,该控制系统可靠性高、实时性强,控制精度高,能满足巷道掘进工作面自动截割控制的要求,巷道断面自动成形控 制精度≤15 cm / 20 m,悬臂机构动态俯仰角和偏航角测量精度≤0. 1°,为实现煤矿掘进工作面智能化、无人化提供一 些技术研究基础。     

掘进机截割牵引调速系统的研究

针对掘进机截割过程中截割机构的运行工况,提出截割牵引调速的思路,设计出控制方案。通过信号采集可编程控制技术和电液比例控制技术实现截割机构牵引速度的负载反馈调节,自动调节截割牵引速度,从而降低机器振动,提高整机可靠性。     

悬臂掘进机巷道自动截割成形控制方法的探索

文章以EBZ-150型掘进机为研究对象,进行自动截割成形控制方法的探索。首先对摆动机构进行工作分析,明确悬臂运动关系;然后论述了自动截割成形控制方案,并强调在掘进机定位的基础上才能实现巷道断面自动截割成形控制。该方面的研究不仅顺应大型煤矿机械的发展趋势,而且有助于提高掘进机安全、有效工作,并为实现无人掘进奠定一定的实践基础。     

EBZ-135掘进机截割头结构优化设计

 摘要：掘进机是巷道掘进的主要设备。该文就某企业掘进机存在截割头振动较大、截齿受力不均的问题,用ANSYS/LS-DYNA10.0软件建立了截割头和煤岩的数值模拟模型。通过仿真得到了截割头和各截齿的受力。再根据受力情况,反复调整优化了截齿截线间距,使得截割头和各截齿所受力的差异系数趋于平衡。同时,差异系数的减小,使掘进机的振动得到了有效控制,截割性能明显提高。     

EBZ-90型综掘机的应用

EBZ-90型综掘机的使用，大大提高了巷道掘进的速度，单进水平有了明显的提高，减少了因放炮造成的围岩松动，杜绝了放炮事故，确保了安全生产。     

EBZ-150掘进机前配套技术研究与应用

综采、综掘技术的不断发展,是我国的煤炭生产水平得以长足发展的主要动力。随着矿井产量的大幅提升,综掘速度慢已经成为制约矿井生产的主要因素。如何在影响煤矿生产这一瓶颈中有所突破,王庄煤矿先后在EBJ-120掘进机和EBZ-150掘进机上进行了大胆探索,尤其是EBZ-150掘进机前配套在使用过程中具有更强的适应性,有较高的推广和应用价值。     

EBZ-300型综掘机在回坡底硬岩巷道掘进中的应用

当岩石的强度大于100 MPa以上时,巷道掘进异常困难。介绍了EBZ-300型掘进机在回坡底水仓硬岩巷道掘进中的应用情况,对该掘进机的性能、使用工艺、使用效率、存在的问题和效益进行了分析。现场应用情况表明,该掘进技术比炮掘效率提高了71%,水仓平均掘进速度达到了每月85 m,大大提高了工效,同时降低了掘进成本,为硬岩巷道的快速掘进提供了重要的参考价值。     

复杂煤层条件下采煤机自适应截割控制策略

采煤机是综采工作面的核心装备,复杂煤层条件下,其工况恶劣、环境复杂,采掘装备智能化程度不高,导致我国煤矿开采灾害多、煤机适应性不强、故障率高、效率低,提高煤机装备的可靠性与适应性是煤矿智能化发展的主要任务之一。采煤机工作机构与复杂煤层耦合作用机理及煤岩截割状态与动力传递系统的导控机制,是实现采煤机智能高效截割的关键。基于虚拟样机技术、模糊控制技术,结合数据自适应加权融合算法、深度强化学习算法,采用多领域建模与协同仿真及试验分析相结合的方法,构建机-电-液-控一体化的采煤机自适应截割系统模型,研究其自适应截割控制策略。利用AMEsim建立调高液压系统模型,并与EDEM-RecurDyn煤岩截割双向耦合模型集成;根据煤层实际赋存条件划分煤岩坚固性系数等级范围,以采煤机综合性能最优为目标,利用改进的MOGWO（Multi-Objective Grey Wolf Optimizer）算法对采煤机的牵引速度和滚筒转速进行分级优化。以采煤机截割部的时域振动信号作为煤岩截割状态识别的特征参数,运用数据自适应加权融合算法对其进行融合处理;以特征参数融合值为依据利用模糊控制实现煤岩截割状态的智能识别;利...     

煤矿井下巷道掘进机截割电动机调速系统的研究

详细阐述了掘进机截割电动机进行调速的必要性,提出将直接转矩控制技术应用于煤矿井下巷道掘进切割电动机调速控制,分析了直接转矩控制技术的基本原理,建立了系统仿真模型并进行了仿真,仿真结果验证了该方案的可行性与可靠性。     

采煤机螺旋滚筒急速滚转控制稳定性分析

采煤机螺旋滚筒急速滚转控制稳定性直接影响采煤机的截割性能和作业效率。为此,以某类型采煤机为研究对象,导入采煤机螺旋滚筒基础信息,运算采煤机螺旋滚筒急速滚转控制条件下的载荷信息、截割比能耗、载荷波动系数、受载信息、截割功率。以A1类、A2类两种截齿分布不同的螺旋滚筒为例,计算两种螺旋滚筒的载荷信息、截割功率。研究结果表明,A2类螺旋滚筒急速滚转控制下稳定性最优;A2类螺旋滚筒在多个固有频率阶数下截齿稳定性最差;在多个情景中,A2类型螺旋滚筒在急速滚转控制时,夹矸坚固性系数、牵引速度对其稳定性存在直接影响,螺旋升角对其稳定性不存在直接影响。     

悬臂掘进机自动截割控制关键技术

阐述了悬臂掘进机巷道自动截割控制的4个关键技术,即掘进巷道断面自动成形控制、截割头恒功率自动牵引调速控制、掘进机位姿检测控制以及掘进机定向掘进控制。其中前2个关键技术已在EBZ160、EBZ200和EBH300机型上得到实施,试验效果很好。认为,该关键技术的研究为实现掘进工作面智能化、自动化、信息化和无人化奠定了基础。