基于C7-636的悬臂式掘进机截割过程可视化监控系统

为解决掘进机在工作过程中粉尘大、操作者看不清截割头的实际位置而造成欠挖和超挖的问题,文章设计了一种基于C7-636的掘进机截割过程可视化监控系统,详细介绍了系统组成及可视化截割过程监控界面的实现,并给出了系统软件设计。该系统显示的曲线和数据,可为操作者提供实时信息,以减小掘进机在实际开凿巷道过程中的超挖与欠挖现象,提高施工质量。     

纵轴式掘进机随机振动响应分析

为研究纵轴式掘进机在随机截割载荷作用下的随机振动特性,利用ADAMS软件建立了纵轴式掘进机多刚体动力学模型,利用该模型模拟了掘进机轴向钻进、垂直截割、水平截割工作方式下截割头、悬臂、机体的振动特征。仿真结果表明:轴向钻进工作方式对掘进机各部件的振动影响最大,且随机振动的纵向位移响应大于横向位移响应;垂直截割和水平截割时随机振动的横向和纵向位移响应相差不大,且水平截割对机体的振动影响最小。     

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。     

悬臂式掘进机截割机构振动特性研究

悬臂式掘进机工作中常会遇到煤层硬度突然变大,使截割机构发生异常,甚至导致截齿断裂、减速器齿轮受损、截割电机转子不平衡等故障,为了实现对掘进机截割机构运行状态的远程监控,在分析掘进机截割机构工作原理及重要部件频率特征的基础上,提出了采用Hilbert-Huang分析方法的掘进机截割机构异常振动特性研究,在MATLAB中进行了仿真,得到了截齿断裂、减速器齿轮断齿、截割电机转子不平衡状态下振动信号的频谱特征和能量特征,为实现掘进机截割机构运行状态的远程监控奠定了基础.     

刚柔耦合系统建模与仿真关键技术研究

研究了基于虚拟样机技术的复杂刚柔耦合多体系统建模与仿真中的关键技术,提出了保证仿真精度、缩短仿真时间,提高仿真速度的具体措施,大大提高了基于Pro/E、ANSYS和ADAMS三款软件联合进行刚柔耦合多体系统可靠性研究的操作性;解决了含硫化铁矿结核体薄煤层采煤机截割部的输入实现、约束及边界条件等关键技术,为基于复杂煤层赋存条件下薄煤层采煤机截割部工作的可靠性研究提供了理论准备;找到了采煤机截割部关键零件设计上存在的问题,为采煤机截割部系统的优化提供了有力的量化依据;尤其是复杂刚-柔耦合多体系统建模与仿真中关键技术的解决对于研究多体系统工作的可靠性、降低研发成本、物理样机一次成功目标的实现具有重要的理论意义和较强的实用价值。     

纵轴式掘进机截割头辅助设计软件开发及应用

基于煤岩截割机理及截割头设计理论,采用MATLAB与EXCEL开发纵轴式掘进机截割头辅助设计及载荷计算软件。该软件可绘制截齿排列图、载荷图以及切屑图,同时生成载荷TXT文本,为截割头参数化建模以及掘进机动态仿真提供数据。使用该软件可快捷研究各个设计参数对掘进机截割性能的影响,找到最优的截割头设计方案。以EBZ220型掘进机截割头的设计为工程对象,以截割比能耗最低为目标,找到最适合该型号掘进机的截割头设计参数,生成截齿排列均匀、结构合理的截割头实体模型。为纵轴式掘进机截割头设计提供了一种新的方法,具有重要的理论意义及工程应用价值。     

悬臂式掘进机截割臂互换性设计

针对现有掘进机多采用单一的横轴式或者纵轴式整机,对不同岩层掘进工作的适应能力差等问题,提出一种面向不同岩层的掘进机截割臂互换性设计方案。对纵、横轴式2种掘进机的结构特点与性能进行了对比分析;针对2种截割臂工作模式的特点,分别设计了相应的截割减速器。Solidworks仿真结果表明,与单一横轴式或者纵轴式掘进机相比,采用互换式截割臂结构可有效提高掘进机对不同岩层截割工作的适应能力,提高掘进效率,节省设备运输及使用成本。     

采煤机记忆割煤数学分析及实现方法

现有采煤机自动化割煤方法缺乏合适的数学模型及算法,无法实现长期、连续自动化割煤,制约了工作面自动化水平的提高。针对该问题,在三维坐标系中分析了采煤机姿态、位置与截割高度之间的函数关系,建立了基于静止坐标系和运动坐标系的采煤机运动方程,并提出了基于运动坐标系的双示范刀、单示范刀记忆割煤算法及具体实现方法。在锦界煤矿31112工作面应用单示范刀记忆割煤算法进行长期自动化割煤,实现了包括三角区在内的全工作面区域自动化割煤,证明了算法的正确性、可行性及鲁棒性。     

一种基于图割与GVF Snake的凹型目标快速提取算法

将图割理论与GVF Snake模型有机结合,提出了一种凹型目标的快速提取算法。首先用图割算法对初始轮廓线迭代变形,使其在快速提取非凹型段目标边界的同时将轮廓线有效地置于梯度矢量流力场的“有效逼近域”内,然后用GVF Snake算法继续对轮廓线迭代变形,提取凹型段目标边界。实验表明,该算法能快速、准确提取凹型目标。     

采煤机滚筒辅助设计及载荷计算软件的开发与应用

为解决滚筒的参数化建模、切削面积和方正率的计算、切削图、截齿排列图、截割性能曲线图的绘制以及采煤机动态可靠性分析载荷文本的生成等问题,采用Matlab与Excel联合开发出采煤机滚筒辅助设计及载荷计算软件。根据滚筒的外形尺寸、截齿和煤岩的性质、采煤工作面的赋存条件及确定的工况等相关参数,应用此软件可设计出截割比能耗较低、切削面积较大的SL1000型采煤机工作机构。经验证,该软件可快速实现采煤机工作机构的设计,实现了高产、高效、低能耗的目标,缩短了采煤机滚筒的设计时间,提高了采煤机滚筒的设计能力和工作性能。     

掘进机截割臂摆速自动控制方法研究

由于掘进巷道煤岩时有硬度急剧变化现象,人工操控难以及时有效改变掘进机截割臂摆速,会严重影响截割头截齿与截割电动机的使用寿命。针对该问题,在分析截割臂摆速v、截割电动机电流I和煤岩硬度f之间的关系的基础上,提出了基于PID技术的截割臂摆速自动控制方法,即将截割电动机额定电流与实际电流之差值(I0-I)作为输入变量,通过比例单元、积分单元和微分单元的线性组合,对控制电液比例阀阀口开度的电流I1进行控制,从而控制截割臂摆速;依据煤炭行业标准MT/T971—2005,提出了5%的控制精度标准。该控制方法达到了替代人工操控、有效保护截齿和截割电动机,并同时使得截割电动机始终满载恒功率工作的目的。     

悬臂式掘进机截割机构状态诊断策略研究

悬臂式掘进机工作中常会遇到煤层硬度突然变大,使截割机构发生异常,甚至导致截齿断裂、减速器齿轮受损、截割电机转子不平衡等故障.为了实现对掘进机截割机构运行状态的远程监控,在分析掘进机截割机构工作原理及重要部件频率特征的基础上,采用Hilbert-Huang分析方法,在MATLAB中仿真得到了四种不同状态下振动信号的频谱特征和能量特征,基于支持向量机算法设计了系统的多故障分类器,通过仿真测试验证了上述分类器能有效地诊断出系统的故障部件,为实现掘进机截割机构运行状态的远程监控奠定了基础.     

掘进机智能型自动成形恒功率截割控制系统的研究与应用

掘进机是煤矿巷道机械化掘进中最重要的设备,目前仍由司机手动操作。由于掘进环境恶劣,工作条件差,粉尘、水雾等影响司机的视野,造成掘进巷道断面成形质量差、劳动强度大。针对上述问题,文章介绍了一种掘进机智能型自动成形恒功率截割控制系统,详细介绍了智能型自动成形恒功率截割控制系统中掘进巷道断面自动成形控制和截割头恒功率自动牵引调速控制的设计与实现,并介绍了该系统在EBZ200型掘进机上的应用情况。实际应用表明,该系统实现了远程在线监视、诊断与控制功能,使操作人员远离工作面迎头,减少了人员伤害事故,对实现安全、高效自动化巷道掘进具有一定的现实意义。     

MGTY400/930-3.3D电牵引采煤机截割轴的改进与应用

针对MGTY400/930-3.3D电牵引采煤机在采煤过程中时常因割到较硬物体而损坏摇臂的问题,对采煤机进行了改进分析,指出最合适的方法是改进截割轴;提出一种截割轴的改进方案,即人为在截割轴上制造一处薄弱点,使滚筒割到硬物时损坏截割轴,以切断动力传递,并在轴心车一个螺孔,以便将断轴从电动机中取出。改进后的MGTY400/930-3.3D电牵引采煤机已在东滩煤矿某综采工作面得到应用,结果表明,该方案大大缩短了截割轴的更换时间,降低了摇臂损坏事故的发生率,提高了采煤机采煤的安全性。     

基于专家系统的采煤机截割电动机恒功率控制

为了很好地适应煤岩特性的变化、有效发挥采煤机截割电动机的能力,解决采煤机截割电动机运行时功率波动较大的问题,利用专家系统的理论和方法,建立了基于专家系统的采煤机截割电动机恒功率控制系统,该系统通过对牵引速度实时调节,使采煤机的截割电动机恒功率运行。利用MATLAB/simulink构建了该系统的仿真模型,仿真试验表明,该系统对牵引速度具有超前预见性,比一般控制系统的调节时间缩短0.62s,截割电动机的功率超调减小3.8%,反应灵敏、波动小、工作平稳。     

采煤机截割部行星减速器可靠性分析

为研究多因素影响下采煤机截割部行星减速器的可靠性,以MG400/951-WD采煤机为研究对象,根据截齿受力分析和煤样机械性质测定结果,计算出螺旋滚筒受到的载荷曲线。将载荷施加给截割部模型进行仿真,得到行星架与行星轴的应力信息;通过构建应力-可靠度的高斯型隶属度函数,获取行星架与行星轴的可靠度信息。基于正交试验分析煤的普氏系数、采煤机牵引速度及滚筒截割深度对行星减速器可靠度的影响规律及显著性程度,得出结论:采煤机牵引速度对行星减速器可靠性的影响最大,其次是煤的普氏系数,截割深度对行星减速器可靠性的影响最小;随着煤的普氏系数增大,行星减速器可靠度降低的幅度增大,且可靠度降低趋势愈加明显;随着牵引速度和截割深度的增加,行星减速器可靠度降低的幅度趋于平缓。     

增广泡型网络的边连通性和限制边连通性

针对泡型网络边连通度和限制边连通度小、容错能力弱的弊端,采用在泡型网络中增加通信线路的方法构建了高可靠性的增广泡型网络。通过构造最小边割的方法,证实了n维增广泡型网络中去除任意不多于n-1条边时,该增广泡型网络的任意两个节点之间依旧连通;通过构造最小限制边割的方法,证实了在不产生孤立节点的条件下,n维增广泡型网络中去除任意不多于2n-3条边时,该增广泡型网络的任意两个节点之间依旧连通。依据上述结果,通过实例证明增广泡型网络的容错能力优于泡型网络。     

掘进机器人巷道断面记忆截割控制策略研究

矿井巷道开采的过程中司机的视线和所处的环境受粉尘,水雾,光线等的影响,导致在巷道断面在截割的过程中出现超挖或欠挖的现象,使得断面的形状尺寸不规则,进而给后面的顶板支护工作也带来困难,严重影响着巷道掘进的进度;为了解决以上问题,提出掘进机器人巷道断面记忆截割控制策略;记忆截割就是司机对断面初次截割的过程中把截割数据包括截割头的位置、截割臂摆动的角度和速度等数据存储在专门的存储器中,作为之后截割的参考数据直接调用,省去司机频繁的操作,大大提高截割的效率;通过MATLAB仿真和EBZ160试验研究可知,截割头摆动误差可控制在5cm以内,表明掘进机器人巷道断面记忆截割控制策略可以更加有效地控制掘进机截割出整齐的断面,为掘进机巷道断面自动成型奠定了理论依据。     

高超声速飞行器机体推力耦合分析与协调控制方法研究

针对某型高超声速飞行器纵向巡航段模型对高度和速度的机动控制问题,研究并比较了采用吸气式超燃冲压发动机与火箭发动机作动力的飞行控制方法上的不同;重点分析了机体-推力耦合特性、高度-速度耦合特性以及超燃冲压发动机工作状态对飞行姿态的巨大影响;提出了油门和升降舵的协调控制方法,并进行了线性二次型控制律设计．通过仿真验证了该设计方法的有效性．     

钣金件数控激光切割割嘴路径的优化

提出了分级规划的三步算法来解决优化问题．首先用改进的最近邻算法选择打孔点；然后用智能仿生算法——蚁群算法来求解最佳割嘴路径；最后根据Z轴随动功能约束情况，用路径调整算法来调整前两步算法确定的最佳路径，并获得最终割嘴最佳路径．给出了运行实例并指出进一步的研究工作．