基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统

针对采煤机截割过程中的煤岩识别及滚筒自动调高控制问题,提出并设计了一种基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统。该系统采用传感器检测采煤机滚筒在截割煤岩过程中3个方向的振动信号,采用PLC进行振动信号的分析和处理,得到采煤机滚筒在截割煤岩过程中的振动特性规律,由此建立采煤机滚筒调高控制规则表,并通过反馈信号偏差在线查表和控制信号输出的闭环控制方法实现采煤机滚筒的自动调高控制。相似模拟截割试验结果表明,该系统能够较好地实现煤岩界面识别和滚筒自动调高控制,具有良好的动态性能。     

采煤机自动调高控制系统设计

由于综采工作面工作环境的复杂性和负载的随机性,导致记忆截割的自动调高存在控制累积偏差,使得采煤机截割效率降低.针对采煤自动调高的电液比例控制,建立了调高液压缸的数学模型,采用模糊PID控制策略设计了采煤机自动调高控制器.运用Matlab中的Simulink仿真模块对设计的采煤机控制器进行仿真分析,给定阶跃信号和正弦信号,比较传统PID和模糊PID的控制效果.结果表明,运用模糊PID控制的仿真曲线响应更平稳,更快,且控制效果达到工矿要求.     

基于预测控制的采煤机滚筒自动调高系统

为了快速跟随工作面顶板的起伏变化,提高采煤机截割滚筒调高系统的响应速度,防止截割顶板而造成部件的损坏,利用预测控制的理论和方法,建立了基于预测控制的采煤机截割滚筒自动调高控制系统,该系统通过历史数据对煤岩界面进行预测,实时调节调高油缸的位移,使采煤机的截割滚筒跟随煤岩界面。利用MATLAB/simulink构建了该系统的仿真模型,仿真试验表明:该系统对截割滚筒高度具有超前预见性,较常规传统控制系统的调节时间缩短0.25s,超调量减小4.8%,反应灵敏、波动小、工作平稳。预测算法中采样点的增多,对滚筒高度的波动和超调量有减小作用,但是调节时间增大。     

EML340型连续采煤机截割臂振动特性分析

为了准确得到连续采煤机截割臂工作时的振动特性,以模态运动能分析结果为主要参考依据,模态应变能结果为辅助参考依据,对连续采煤机截割臂上传感器进行优化配置。利用传感器采集截割臂振动加速度信号,并对振动加速度信号进行时域和频域分析,得到了该信号的特征和频带能量分布情况,为进一步优化连续采煤机结构设计和故障诊断提供了理论基础。     

滚筒式采煤机调高机构机液联合仿真研究

为精确验证滚筒式采煤机调高机构工作可靠性与稳定性,利用ADAMS/Hydraulics插件建立了调高机构液压系统模型,并将其与机械系统模型进行耦合,实现了调高机构的机液联合仿真。根据实际工况,用Matlab模拟了最恶劣工况下滚筒所受的瞬时负载,在ADAMS中以Akima拟合的spline函数的形式将其施加给滚筒。结合实际项目,对滚筒调高至工作面顶部并进行截割这一过程进行仿真,对仿真所得的滚筒所受台力和合力矩曲线、液压缸受力曲线、液压缸长度和速度曲线、无杆腔压力及流量曲线进行分析,结果表明此调高机构具有一定的稳定性和可靠性,此方法能够为今后采煤机调高机构的设计与优化提供借鉴。     

基于改进蚁群算法的滚筒截割轨迹规划

针对采煤机滚筒容易截割到岩石等情况,造成采煤机部件损坏、增加煤中矸石含量等问题,提出了一种基于改进蚁群算法的滚筒截割轨迹规划方法.通过分析普氏系数与电流、牵引速度等参数之间的数学关系模型,根据其参数对工作面信息进行描述,采用栅格建模法构建栅格工作面模型;对蚁群算法的信息素更新机制进行了改进,利用改进后的算法在虚拟栅格工作面中对滚筒截割轨迹进行规划,并采用三次B样条对其规划得出的最优或次优截割轨迹离散点进行拟合,从而得到一条平滑的滚筒截割轨迹.仿真结果表明,在复杂地质条件下,改进算法能较好地对截割轨迹进行规划,有效避免滚筒从任意起点截割到岩石等情况,三次B样条能很好地进行曲线拟合,拟合后的截割轨迹更加平滑,有利于引导采煤机滚筒自动截割.     

改进型采煤机滚筒调高记忆程控策略

为了提高采煤机滚筒高度调整的精确性,给出了采煤机滚筒静态调高模型,分析了液压调高系统的响应时间与记忆程控策略的关系,提出了考虑液压系统响应时间的改进型记忆程控策略。该策略将滚筒高度变化简化为线性变化,可在一定程度上避免滚筒调高过程中出现截割顶板的现象,提高了截割的安全性,且具有算法简单、调高精度高等优点。     

基于倒谱距离的采煤机煤岩截割振动信号识别

在基于煤岩截割振动信号分析的煤岩界面识别过程中,针对常规时频域分析方法对噪声敏感、振动信号能量变化适应性差等问题,提出一种基于倒谱距离的采煤机煤岩截割振动信号识别方法。通过分析振动传感器采集的采煤机不同负载状况下的截割振动信号,得出结论:与采煤机割岩状态相比,割煤状态下得到的振动信号与空载状态下的标准信号的倒谱距离更大;割岩状态下振动信号的倒谱距离呈明显的周期性,且周期为滚筒旋转1周的时间,而割煤状态下的振动信号无此特征。工业试验结果表明,该方法在煤岩硬度差大于10 MPa时,识别准确率达75%。     

基于红外热像检测的截齿煤岩截割特性与闪温分析

为实现采煤机截割过程中煤岩界面的精确动态识别,对采煤机截齿截割煤岩过程中的红外热像特性以及瞬态闪温差异进行研究,建立采煤机截齿煤岩截割试验台,分析得到截齿截割煤、岩过程中的温度演化规律及闪温特征.研究结果表明,截齿截割煤、岩过程中在齿尖一侧均产生突兀的点状闪温区,截岩时高温区范围与闪温瞬态峰值明显大于截煤过程,其二者峰值差与采煤机牵引速度及滚筒转速成正比,且煤岩硬度差异越大,截齿温度场峰值差越明显.研究结果为实现煤岩界面动态识别提供了重要的理论及数值依据.     

采煤机变速截割驱动机构动态特性的研究

采煤机截割机构在进行截割作业时,截割驱动电机的输出功率需要根据截割阻力的变化情况而不断调整,确保截割传动机构工作的可靠性和稳定性,目前采煤机传动系统主要采用恒转速的调整方式,在实际使用过程中存在着效率低、截割机构稳定性差的缺点,极大地影响了井下的综采作业。提出了一种新的采煤机的变速截割驱动系统,利用AMESIM仿真分析软件对该变速截割驱动机构的工作特性进行了研究,结果表明:采用该新的变速截割传动系能方便地实现对采煤机截割驱动系统的无级变速调节,其调整时稳定性高、信号连续性好,对传动系统的冲击显著小于传统的恒速截割控制系统。