可变径煤矿管道检测机器人的设计

在煤矿生产中使用大量的管道,其质量关系到整个煤矿的安全和高效生产。为提高管道寿命,预防管道老化、腐蚀及断裂等问题,并实现高效准确地故障诊断,笔者设计了一种可变径管道检测机器人,并建立了机器人三维模型,利用ADAMS对其进行运动仿真,从而验证了机器人在直径为220~300mm的管道中自由行走和检测的可行性。     

可变径流体驱动管道机器人设计及运动分析

针对现有的管道机器人不能适应管径变化、受能源限制、通过性差等问题,设计了可变径流体驱动式管道机器人,对管道内的通过性能进行了实验及分析。首先对机器人主要机械系统进行分析并提出方案;然后对机器人的弯道通过性进行理论分析,研究其几何尺寸约束;最后在Solid Works中建立三维模型并导入到ADAMS中,分别对单节单元体和双节单元体的运动性能进行仿真分析。实验结果表明,机器人可以流畅通过直管道及弯曲管道,仅在起步及弯曲管道通过阶段出现轻微的线速度和角速度波动。     

管道机器人的机构设计与通过性分析

分析了弹簧腿管道机器人的力学特性和适应范围,以及丝杠螺母管道机器人的力学特性和通过性。通过比较这两种机器人的优缺点,综合其特点提出了弹簧丝杠管道机器人的机构设计方法,并分析了该机器人的通过性。分析得知,该机器人在越过障碍时,可以始终与管道内壁紧密接触,不仅可以使正压力始终保持在合适的范围内,而且增大了越障的成功率。     

管道探测机器人设计与实现

针对管道维护以及煤矿井下事故现场信息采集等问题,设计并研制了一种管道探测机器人系统。介绍了管道探测机器人系统的组成和功能,论述了探测机器人控制系统的组成和程序控制方法,该机器人可实时采集管道内的环境图像信息和气体、温度等各种数据,并上传到上位机进行处理,为管道更新和修复工作以及煤矿事故抢险提供依据。     

水下机器人坐管作业机构设计与分析

海底管道服役过程中长期承受地质变化、海流冲击、内外介质腐蚀及应力变化等作用,易导致局部结构失效,如不及时检测和修复,将造成巨大的经济损失和海洋环境污染。采用海底管道机器人搭载坐管机构进行海底管道在役探测与作业是海底管道检修的重要途径。对海底管道机器人坐管机构进行了选型与设计,并对其结构强度进行了分析,结果表明其应力及变形符合作业要求。     

俄罗斯机器人管道检测装置

本文主要介绍了俄罗斯管道检测机器人装置的特点。     

矿用履带式管道清洁机器人的改进与运动学仿真

通风管道的通畅直接关系到煤矿的正常生产。现有大多数矿用履带式管道清洁机器人方案的承重轮固连在车体上,在行走过程中容易引起较大的振动和冲击,与管壁的接触面积也较小,履带磨损较大。针对此缺陷设计了一种改进型履带机器人,对承重轮的连接形式进行了改进。通过分析固定型和改进型矿用履带式管道机器人的爬坡过程,并利用Recur Dyn对二者的爬坡过程进行运动学仿真,经过比较,验证了改进型机器人的优越性。     

无缆泳动式煤矿管道检测机器人控制系统的研究

针对煤矿生产中使用的大量管道存在内部老化而又难以检测的问题,提出了一种基于外磁场驱动的泳动式无缆机器人检测方案,该机器人控制系统以AVR单片机ATmegal6为核心处理器,可改变机器人的运动方向及速度,实现管道内裂缝的检测。在对控制系统硬件设计的基础上,给出系统软件流程图。该系统具有结构简单,适应性强,在井下管道检测方面具有广阔的应用前景。     

海洋采矿输送管道运动阻力分析

根据软管采矿系统工作时管道的运动规律，采用合适的海流速度的经验计算公式和微幅重力波理论，推导出了输送管道运动时海水质点与管道的相对速度和加速度的计算公式；然后根据Morsion方程，推导出在海浪和海水作用下的管道运动的阻力计算公式。上述管道运动的阻力计算公式可直接应用于采矿系统的载荷分析。     

粗颗粒在复杂空间形态管道水力输送中运动形式的研究

采用高速摄像技术,探讨了不同粒径、体积浓度和输送速度条件下,粗颗粒在复杂空间形态管道中的运动状态及临界条件。研究结果表明:粗颗粒在复杂形态管道中的运动状态表现出不同的特点,水平管道中以滑动推移为主要运动形式,倾斜上升管道中以滑动推移和悬移为主要运动形式,倾斜下降则主要存在下滑和悬移两种;粗颗粒在管道中的运动状态与颗粒粒径、管道形态等因素有关,就悬移运动状态而言,倾斜角度越大,粗颗粒越容易形成悬移。基于试验结果提出了临界条件的计算公式,实测值与计算值基本吻合。     

试论陶瓷复合钢管在浆体管道中的应用前景

浆体和粉体介质的输送要求管材既要耐磨、寿命长、强度高 ,又要施工安装方便(轻便 )且价格适中。耐磨陶瓷复合钢管满足以上要求。本文介绍该新耐磨管材的生产工艺、产品性能、水力试验、技术经济对比和产品技术要求等情况 ,以利于设计选型及推广应用。     

粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内流动状态试验研究

为研究粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内的流动状态,在实验室建立了2套试验系统,对提升硬管底部Y型结构和U型结构开展了粗颗粒提升输送性能试验研究,分析了粗颗粒提升速度和输送浓度对流动状态的影响,观察了2种管道结构下粗颗粒的堵塞状态。结果表明,Y型结构的输送状态优于U型结构。该研究结果可为深海采矿系统中提升硬管底部管道结构设计提供试验验证基础。     

深海采矿中继站底部Y形管流动状态研究

针对深海采矿泵管输送试验系统中Y形管内流场复杂和矿石泄露风险等问题,采用CFD-DEM方法,对不同速度、不同体积浓度和不同粒径的矿石颗粒进行数值模拟计算,分析了Y形管内颗粒群的运动特性和流场分布规律。结果表明,Y形管内流场分布受弯管曲率和Y形管入口流量分配影响;颗粒群在弯管内贴壁流动,受到上升流作用后颗粒向上偏移;当上升流流速不足、颗粒体积浓度高及颗粒粒径较大时,会造成颗粒沿着底部管道流失,随着上升流速减小、颗粒体积浓度增大及颗粒粒径增大,颗粒通过底部管道流失不断增大;颗粒流的存在导致Y形管内低压漩涡区强度和尺度均减弱。     

超长管棚施工技术在山岭隧道软弱围岩中的应用

以黄衢南高速公路阳排尖隧道为例,介绍了大于30 m超长管棚施工技术;并根据现场监控量测数据,对左右洞不同管棚施工技术效果进行对比分析;分析结果显示,一次性施作超长管棚在山岭隧道软弱围岩地段有较好的实用性。     

超前长距离大管棚支护在深表土层斜井施工的应用

在斜井施工中,为了顺利通过含有深表土层、流砂层的地段,设计提出了超前长距离大管棚支护和冻结法2个可行的施工方案,经过详细的方案论证和技术经济比较,推荐采用了超前长距离大管棚支护方案,并在经坊煤矿成功采用导向跟管钻进技术实施超前长距离大管棚支护及滑模施工。工程实践表明,采用导向跟管钻进技术,能使超前大管棚一次支护长度达到160 m。与冻结法相比,超前长距离大管棚支护可使工期缩短77%、造价减少83%。同时,该施工方法成功推广到了庄子河煤矿。     

煤矿管道除垢机器人的设计

煤矿排水管道结垢问题不仅降低了排水效率,还增加了排水电耗,影响到煤矿的安全生产。指出了采用机械清理、化学清洗和人工拆除清理管道结垢的不足,设计了一种基于高压水射流清理技术的管道除垢机器人,并介绍了其结构和越障能力设计,对弯道通过性能进行了计算和分析。     

基于路径规划的大容量钻杆自动输送系统研究

针对现有煤矿钻机钻杆自动输送系统容量小,需要人工频繁补充钻杆的问题,开发了大容量钻杆自动输送系统。以钻杆一般输送路径规划和多列多层钻杆起点归一化方法为基础,结合ZYWL全方位自动钻机总体结构方案,利用钻杆箱侧下方的空间,设计了升降输送路径方案,降低了钻机整体高度。基于路径方案设计了钻杆箱、转运器、主机械手和副机械手等执行机构,并根据具体结构对输送路径进行了适应性调整,避免了输送装置与钻机主机结构发生运动干涉。理论验算与样机试验表明,大容量钻杆自动输送系统路径设置合理,可准确实现钻杆的自动输送。     

拉顶结合新型矩形掘进机的研制及其应用

介绍了一种适用于微型工作井并采用拉顶式工艺施工的新型矩形掘进机的设计思路和设计方法及其主要的技术参数。新型矩形掘进机与掘进系统的拉进动力配合,解决了常规矩形顶管施工中的机头在轴线方向的倾偏及后退问题;机头采用多刀盘设计,各刀盘可以实现正反转,且转速可任意调节,有效降低了机头的偏转;而采用了辅助的纠偏装置,使新型掘进机在只有顶进动力的情况下也能实现正常的顶进施工。对在复杂环境条件下,改造、提升原有的掘进机性能具有重要的参考意义。     

三种炉管材质在长期高温下的组织损伤研究

为了分析炉管在长期高温下的损伤情况,选取20钢、304不锈钢和353MA耐热钢三种常用的炉管材料,分别在它们各自的实际使用条件下运行一段时间后取样,利用扫描电子显微镜分析新旧材料的金相组织.研究结果表明,三种炉管在各自的工况下,经长期高温作用后,均发生了一定程度的组织变化.在20钢炉管的微观组织中,珠光体组织产生球化现...     

高水压顶管隧道管节修复装置的设计与应用

以富春江顶管工程为例,介绍了一种可快速拆卸的用于深埋顶管隧道对管节局部破损进行修复的装置。装置结构简单、紧凑,易于在圆形截面的隧道中进行快速拼装。该装置最高耐水压力0.8 MPa,可对地下水位以下30~80 m顶管隧道中出现沿轴线长0.4 m环状破损的管节进行注浆修复。这种设计能够有效解决深埋顶管隧道小面积局部破损、小范围漏水涌砂等问题,为深埋顶管等方法构筑的圆形隧道提供应急修复保障。