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。     

煤矿井下采煤机截割特性的优化

晋圣亿欣煤业井下所使用的MG300/730 WD型采煤机在使用过程中存在着截割作业振动大、截齿磨损严重的缺陷。为克服这个问题，对不同截割滚筒与采煤机的匹配性进行了研究。结果表明：新的错齿分布的截割滚筒显著提升了采煤机运行过程中的稳定性，降低了截齿磨损，提升了截齿的使用寿命，采煤机截割作业时的截割阻力矩波动比优化前降低了66.7%，截割功率波动比优化前降低了58.3%，截齿使用寿命提升了37%。     

综采面采煤机割煤粉尘运移规律及降尘技术

为了减少小纪汗煤矿11219综采工作面采煤机割煤粉尘浓度,结合综采工作面粉尘参数,通过对粉尘运移规律进行数值模拟,研究工作面风流粉尘分布情况,并采取降尘技术措施。研究表明:在采煤机附近及其下风侧5~20m的位置粉尘浓度达到最大,在8MPa压力下GSCM-1和GSCM-2型喷雾负压降尘效果最佳。     

采煤机截割减速机典型故障特征的研究

对采煤机截割减速机齿轮传动系统的振动机理进行分析,应用ADAMS软件对其进行了动力学仿真分析,将仿真数据导入MATLAB对断齿故障和齿形误差故障的振动信号分别进行时域和频域分析。结果表明:故障齿轮会对齿轮对形成周期性的冲击,随着故障严重程度的加大,冲击幅值也增大;发生故障后频域图中出现幅值突变,该系列频率值与故障齿轮的理论啮合频率以及高次谐波接近;断齿故障主要以高而宽的调制边频为主,齿形误差故障主要以窄而小的调制边频为主。     

截割机构延迟特性对巷道断面成型精度影响分析

由于执行元件响应时间差、负载干扰以及液压油液的压缩性等多因素的干扰,使得手动换向阀或电磁换向阀控制掘进机截割煤岩时存在较大延迟,断面成型精度较低。考虑截割部执行机构延迟特性对截割误差的影响,根据掘支锚机组截割部系统硬件组成和基本参数,使用D-H方法建立了截割机构的运动学模型。分析了机构动作延迟对截割控制方程的影响,建立了横摆和纵摆截割动作延时情况下的截割头中心在巷道断面坐标系上的运动误差模型。通过MATLAB数值计算软件进行截割控制误差的仿真研究,研究结果表明:本文仿真工况下,在横摆速度恒定的情况下,当延迟时间分别为50,100和200 ms时,横摆截割的截割轨迹误差分别为10,20,40 mm。当横摆速度分别为50,100和200 mm/s时,横摆截割的截割轨迹误差分别为5,10,20 mm。随着截割部横摆速度和动作延迟的增大,截割轨迹误差随之增大。由于普通的开关电磁换向阀不易于进行流量实时调控,因此无法做到对截割部横摆速度的缓冲控制。需要充分掌握截割执行机构的延迟特性,在控制系统中做好提前量,消除动作延迟带来的截割误差。通过课题组自行研制的掘支锚机组实验平台进行实验研究,研究结果表明,本实验台截割部执行机构存在53 ms的延迟,通过对控制系统进行提前量控制,即截割部位移传感器在到达指定位移之前的53 ms乘以横摆速度后的位置下达停止指令,可削减动作延迟带来的截割误差。     

掘进机自动截割控制系统的设计

根据掘进机自动截割的工艺要求,设计了一套控制系统。系统以PLC为核心,结合油缸行程传感器、机身倾角传感器、电磁阀、遥控系统等单元,实现了掘进机自动截割功能,提高了控制精度,降低了操作人员工作强度。     

煤岩体高压磨料水力割缝基本规律的试验研究

采用定向水力致裂技术控制坚硬顶板的效果随水力割缝预割缝槽长度的增加而增强，为进一步研究添加磨料后的水力割缝效果，采用高压磨料水力割缝试验系统，对煤岩体磨料水力割缝基本规律进行了试验研究，分析了泵注压力、割缝时间、磨料浓度和岩性变化对磨料水力割缝效果的影响规律。试验结果表明：割缝深度随泵注压力基本呈线性增加；随着割缝时间延长，割缝深度不断增大，但超过有效割缝时间T后，割缝深度不再变化；特定割缝参数条件下，磨料浓度越接近3.4%时，割缝深度越接近极限深度；同一材料不同影响因素下割缝宽度基本无变化；割缝效果( 割缝深度、宽度 )随岩石强度、结构致密性的增大而变弱。研究结果可为优化现场磨料水力割缝施工参数设计提供参考。     

不同负载对采煤机寿命的影响

为进一步提升采煤机可靠性保证其使用寿命,在分析采煤机截割部和牵引部负载特性的基础上,基于Pro/E三维建模软件建立三维模型,并分析不同负载对采煤机寿命及可靠性的影响特性,为保证煤矿高效、节能生产奠定基础.     

掘进机截割部故障与优化设计分析

针对轴承损坏和润滑油泄露的井下常见故障,从设计制造、掘进生产和后期维护等多方面对故障原因进行分析探讨,并针对具体情况提出相应的解决措施。最后,分析一种基于目前截割减速机使用寿命短、外置油缸易被巷道落物砸坏的问题而设计的新型掘进机截割部。     

基于暗通道的模糊型变造区域的定量鉴定算法

针对复制粘贴常伴随着边缘模糊变造制作伪造图像,提出了基于暗通道的边缘模糊复制粘贴篡改区域鉴定算法.图像的暗通道属性可作为区分清晰图像和模糊图像的自然度量,依据边缘模糊区域的暗通道非零像素数高于其他区域,快速定位至粘贴物体的边缘模糊区域;对图像进行归一化分割,形成语义较完整的候选鉴定区域集;在希尔伯特空间描述区域集,通过区域间的归一化相关系数确定复制源区域.对从因特网搜集的室外图像集进行实验,以源复制区域为算法检测到的区域比较参考,实验表明所提算法平均检测准确率提高了约6%,检测结果不受光照强度、噪声和JPEG压缩率的影响.