基于不同倾角的刮板输送机中部槽的冲击磨损研究

针对刮板输送机运输过程中中部槽处的冲击磨损问题,以SGZ630/220型中双链式刮板输送机为研究对象,建立了刮板输送机运输煤散料的离散元模型,通过分析煤颗粒的物理性质与中部槽冲击磨损的原因,研究刮板输送机在输送煤料过程中,不同位置的颗粒大小分层及中部槽冲击磨损差异,并通过分析刮板输送机中部槽应变云图对研究结果进行了验证。研究结果表明：(1)中部槽在侧倾角为0°的工作条件下,冲击损伤深度更大且法向累计接触能量更大,在4 s末中部槽累计的冲击损伤深度为0.000 161 6 mm。在侧倾角工作状态下,有些煤颗粒没有直接对中部槽产生冲击,而是直接对中部槽的槽棒产生冲击,所以该状态下4 s末中部槽累计的冲击损伤深度较小。(2)侧倾角为0°时4 s末中部槽累计冲击损伤深度最大,达0.000 161 6 mm;前倾角为5°时中部槽累计冲击损伤深度略大于前倾角为-5°的冲击损伤深度。前倾角为0°时对中部槽的影响最大,最大应力为2.85×10⁵ Pa,最大应变为6.03×10^-7mm,前倾角为5°、-5°时依次递减。     

刮板输送机中部槽冲击特性研究

为了研究煤料、刮板及刮板链对刮板输送机中部槽的冲击特性,首先基于赫兹接触理论,对煤料冲击中部槽过程中的法向冲击载荷和冲击能量进行了理论分析;然后采用EDEM仿真软件模拟了采煤工况下煤料对中部槽的冲击过程,得到了不同链速、不同采煤高度下中部槽所受的法向冲击载荷曲线,以及中部槽中板所受的冲击力分布;最后在空载工况下对刮板及刮板链对中部槽中板的冲击载荷进行了现场试验。研究结果表明:在不同链速和采煤高度下,煤料对刮板输送机中部槽的法向冲击载荷均先迅速增大,然后减小至一定区间内波动,且法向冲击载荷随链速和采煤高度的增大而增大;煤料对中部槽中板的冲击力主要集中在两链道处;刮板及刮板链对中部槽的冲击载荷呈周期性阶跃变化,且采煤侧链道处、采空侧链道处、非链道处的冲击载荷依次减小。     

基于惯性测量单元的刮板输送机形态监测

刮板输送机作为综采工作面的核心运输装备,准确感知其形态是提升其带载能力、缓解传动冲击、改善综采工作面直线度的重要前提。目前常用的刮板输送机形态间接测量方法难以准确表征其形态,导致测量模型误差较大。针对该问题,采用惯性测量单元直接测量刮板输送机中部槽原始位姿信息,实现刮板输送机形态数据的准确获取。采用融合Heursure阈值规则和新阈值函数的小波阈值去噪方法滤除中部槽运动加速度信号中的噪声干扰,在此基础上分析了中部槽运动特征,设计了基于随机森林的中部槽运动状态识别模型,根据运动状态识别结果采用不同的策略更新中部槽位置,减小了随时间累计的IMU数据误差,提升了IMU位置解算精度。设计了改进哈里斯鹰优化（HHO）算法优化无迹卡尔曼滤波（UKF）进行中部槽姿态解算,通过实验验证了该方法解算的姿态角满足中部槽姿态测量要求。搭建了刮板输送机形态监测实验平台,对基于运动状态识别和改进HHO优化UKF的刮板输送机形态解算方法进行实验验证,结果表明：刮板输送机进行单次推溜且步距为250 mm时,由10节中部槽组成的刮板输送机在底板水平工况下,X,Y轴方向上位移的最大累计误差分别为6.4,8.4 mm,Z...     

刮板输送机水平面形态检测方法

针对现有刮板输送机水平面形态检测方法测量结果不准确的问题,提出了一种基于采煤机与刮板输送机协同位姿解算的刮板输送机水平面形态检测方法。该方法首先根据采煤机与刮板输送机在运行过程中的耦合关系,利用Rodrigues参数法对捷联惯导系统信息进行解算,获得采煤机在刮板输送机上运行时的位姿信息;然后将解算的采煤机位姿信息、已知的刮板输送机中部槽航向角代入建立的刮板输送机水平面形态检测数学模型,计算出刮板输送机各中部槽航向角,从而得到刮板输送机在水平面的工作形态。试验结果表明,该方法对刮板输送机中部槽航向角的检测误差为0~1.5°,对刮板输送机水平面形态的最大检测误差为30.70mm,满足刮板输送机水平面形态检测要求。     

离散元方法在滚筒采煤机装煤仿真中的应用

针对我国薄煤层工作面低,滚筒直径受限,出煤口面积小,严重影响装煤效果的问题,采用离散元方法分析采煤机滚筒的装煤过程.依据滚筒设计理论,在UG中建立滚筒模型.结合采煤机在实际生产中装煤的具体工况,确定颗粒本构模型以及综采工作面采煤机、刮板输送机配套方案;利用三维离散元软件PFC3D,运用Fish语言和PFC命令编写程序,建立滚筒、煤壁、刮板输送机中部槽联合仿真模型.设置滚筒牵引速度为2.5 m/min,转速分别为40,45,50,55和60 r/min,得出滚筒逆转情况下不同转速的装煤效率,提出滚筒转速的最佳取值范围.     

采煤刮板输送机挡板槽帮的拓扑优化分析

简述了国内外刮板输送机的发展过程及现状,介绍了刮板输送机的基本结构,并分析了目前我国刮板输送机设计中存在的问题。由于槽帮的重量占刮板输送机总重量的8 0%,所以对槽帮进行优化就显得尤为重要,本文就是针对此问题利用拓扑优化的方法,对刮板输送机的挡板槽帮进行了优化。     

综采工作面中部跟机自动化控制的数学模型

针对综采工作面的双向割煤生产作业特点,分析了采煤机、液压支架、刮板输送机联合运转时的协调控制过程,根据采煤生产作业中刮板输送机弯曲段形成原理,提出了刮板输送机弯曲段形成的数学模型;在该模型基础上,分析了工作面中部液压支架跟机自动化作业的工艺过程,提出了综采工作面中部跟机自动化控制数学模型;根据该综采工作面中部跟机自动化控制数学模型,对某煤矿3107综采工作面相关参数进行了计算,并总结了3107综采工作面中部跟机自动化生产的经验。应用结果表明,综采工作面中部跟机自动化控制的数学模型与跟机自动化工艺过程相吻合,为进一步实现智能化综采工作面提供了理论基础。     

刮板输送机结构参数化建模研究

针对刮板输送机结构设计重复率高、效率低的问题,基于Pro/E 5.0三维建模软件实现了刮板输送机关键部件及复杂装配体的参数化建模。刮板输送机关键部件的参数化建模主要包括三维模型创建、设计参数确定、关系设定等3个步骤,以驱动链轮参数化建模为例介绍了关键部件参数化建模过程。刮板输送机复杂装配体的参数化建模基于Pro/Toolkit二次开发技术和Visual Studio 2008实现,以刮板输送机中部槽参数化建模为例,介绍了复杂装配体的参数化建模及虚拟装配过程。通过修改重要的几何参数实现对刮板输送机关键部件及装配体的快速建立、修改和精确造型,为刮板输送机结构优化提供了基础。     

煤矿井下带式输送机液压卸煤装置设计

以纳林庙煤矿二号井6-2116综采工作面为工程背景,针对回收煤柱工作面充填空巷用煤量大且运煤困难的问题,设计了一种煤矿井下带式输送机液压卸煤装置。该装置由支撑装置、改向装置和液压系统组成,安装在主运巷道与辅回撤通道交叉口位置;利用液压泵站为动力,通过支撑装置和改向装置相互配合将煤炭从带式输送机上卸下,再经转载运输至用煤空巷。通过该卸煤装置,原煤不需要升井后再用无轨胶轮车运输到井下,提高了经济效益和充填效率,降低了安全风险。现场工业性试验结果表明,采煤机割煤速度为0.8m/min、刮板输送机速度为0.4m/s、转载机速度等级为低速、带式输送机速度为1.0m/s、改向油缸和支撑油缸伸出长度为0.7m时,卸煤装置可实现连续卸煤,满足试验工作面充填用煤需要,保证了回收煤柱工作面的正常推进。     

埋刮板输送机刮板节距的影响因素分析

针对埋刮板输送机在输送不同物料时存在刮板节距如何确定的问题,以MS型、MC型埋刮板输送机为研究对象,分析了刮板面积、机槽高度与宽度、输送物料等影响因素对刮板节距的影响规律。分析结果表明,相比较而言,输送物料的不同对刮板节距的影响较大。对于MS型埋刮板输送机,在其他因素不变的情况下,刮板节距随着刮板面积的增大而增大,随着机槽宽度与高度的增大而减小;不同的物料由于内摩擦角不同,刮板节距呈现先减小后增大的情况,在25°左右达到最小值。对于MC型埋刮板输送机,当增大刮板宽度时,刮板节距减小;而增大刮板高度时,刮板节距随之增大;当输送内摩擦角为30°的物料时,刮板节距为最小值。     

刮板输送机综合保护器在选煤厂的应用研究

刮板输送机是选煤厂生产过程中的重要运输设备,其能否安全、高效运行直接关系选煤厂生产。在对刮板输送机运行过程中存在问题进行分析基础上,提出将综合保护器应用与刮板输送机上,通过接近开关对刮板检测来实现对刮板输送机运行进行监测目的,及时发现运输事故,避免事故扩大。在选煤厂内的17台刮板输送机全部采用综合保护器后,每年可以节省设备维护、人力成本约27.7万元,经济效益显著。     

基于数据驱动的综采工作面采运协同控制方法研究

目前针对采煤机与刮板输送机协同控制的研究初步建立了采运系统协同控制机制,但均未考虑非结构化综采工作面环境下,影响采运系统稳定运行因素的不确定性和耦合特性,以及煤流状态和刮板输送机负载电流受井下电气系统影响而无法真实反映刮板输送机负载变化的情况。针对上述问题,提出了一种基于刮板输送机负载电流强化和随机自注意力胶囊神经网络（RSACNN）的综采工作面采运协同控制方法。针对刮板输送机电动机电流的电气耦合特性,运用电流强化模型对原始刮板输送机电流进行预处理,得到能够反映煤流系统真实负载的电流分量。针对综采工作面采运系统运行状态参数与采煤机牵引速度存在着高度非线性和不确定性关系,难以建立精确数学模型的问题,基于胶囊神经网络（CNN）可保存综采工作面采运系统运行状态突变等细粒度特征的特性,建立了基于RSACNN的综采工作面采运协同控制模型。实验结果表明：RSACNN算法与自注意力胶囊神经网络（SACNN）算法、CNN算法的调速结果相比,预测的采煤机牵引速度精度更高,预测速度与真实速度的拟合度分别提高了0.032 05和0.075 04;平均绝对误差分别降低了17.7%,22.6%;平均绝对百分误差...     

工作面刮板输送机煤流状态识别方法

煤矿井下工作面刮板输送机场景中存在的刮板输送机姿态多变、煤料形状不规则、设备安装位置受限、高粉尘、异物遮挡等不利因素,导致现有针对带式输送机场景的煤流状态识别方法无法有效在刮板输送机场景下进行工程化应用。针对上述问题,提出了一种基于时序视觉特征的工作面刮板输送机煤流状态识别方法。该方法首先利用DeepLabV3+语义分割模型获取工作面煤流视频图像中粗略煤流区域,并在此基础上通过线性拟合方法进行精细煤流区域定位与分割,实现煤流图像提取;然后将煤流图像按视频时序进行排列,构成煤流图像序列;最后采用C3D动作识别模型针对煤流图像序列进行特征建模,实现煤流状态自动识别。实验结果表明：该方法能准确获取煤流图像并自动、实时识别煤流状态,煤流状态平均识别准确率达92.73%;针对工程化部署应用,利用TensorRT对模型进行加速处理,对于分辨率为1 280×720的煤流视频图像,整体处理速度为42.7帧/s,满足工作面煤流状态智能监测实际需求。     

国外科技动态

国外科技动态胶带输送机电力拖动控制装置［刊，俄］／／煤．１９９６（４），－３５．该发明与输送机运输有关，可用于输送机的电力拖动制动。装置由起动器、闸瓦式电磁制动器和速度传感器等组成。速度传感器可直接安装在胶带输送机上。电磁制动器的绕组一端与起动器接触...     

重型刮板输送机张力检测系统设计

针对刮板输送机运行过程中张力难以有效监测的问题,设计了一种基于有限元分析的刮板输送机张力检测系统。通过分析刮板与刮板链之间的受力关系,寻找刮板与刮板链之间的张力敏感点,在若干刮板输送机刮板上嵌入应变传感器,测量刮板和链条之间弱耦合点的张力,进而获取刮板链张力分布,实现刮板输送机链条张力的动态监测。     

刮板输送机运行状态监测系统分站设计

针对现有综采工作面刮板输送机运行状态监测系统监测数据量不全面,防爆型监测主机体积大、安装不便等问题,开发了一种刮板输送机运行状态监测系统,重点介绍了该系统监测分站的软硬件设计方案。该分站由CPU、数据采集模块和通信模块组成,可实现刮板输送机驱动装置运行工况监测,并采用限矩器输入和输出转速监测方法实现了对刮板输送机负载状态的诊断。测试结果表明,该监测分站硬件满足本质安全要求,数据监测准确,通信状态稳定,负载状态诊断方法合理有效。     

自动化放煤控制系统研究

针对综采放顶煤工作面后端的综放工作面采用人工放煤控制方式,与综采放顶煤工作面前端的综采工作面自动化水平差距较大的问题,研究了一种自动化放煤控制系统。根据放顶煤液压支架上安装的倾角传感器和前后部刮板输送机千斤顶中的行程传感器,控制液压支架放煤机构位姿,实现放煤量精准控制;通过在液压支架尾梁上安装云台摄像仪和红外发射器,对放煤全过程进行实时视频监视,实现后部刮板输送机运煤量和直线度的检测与控制;利用图像灰度识别技术进行煤矸识别,检测采出顶煤的含矸率。该系统提高了放煤效率和质量,为实现综采放顶煤工作面无人化提供了思路。     

综采工作面刮板输送机的自动化、智能化控制技术

从综采工作面刮板输送机的电动机软启动控制和机电设备工况监测两个方面,综述了刮板输送机的自动化、智能化控制技术,指出综采工作面刮板输送机的自动化、智能化必将推动刮板输送机无人值守的实现,进而推动采煤机、液压支架和刮板输送机联动作业的、无人的和全自动工作面的实现。     

基于载荷检测的煤矿带式输送机控制系统

针对带式输送机能耗高、无法根据实际煤量自动调节对带式输送机的控制等问题,设计了一种基于载荷检测的煤矿带式输送机控制系统。该系统通过载荷检测装置实时获取带式输送机整体载荷和物料分布情况,根据整体载荷自动控制带式输送机运行速度,根据物料分布情况实现多级串联带式输送机顺煤流启动。应用结果表明,该系统实现了带式输送机少人化运行管理,降低了能源损耗,提高了运输效率。     

带式输送机变频调速节能控制系统研究

针对某矿带式输送机电能浪费严重的问题,设计了带式输送机变频调速节能控制系统。该系统应用BP神经网络建立带式输送机煤流量、输送带速度和电能消耗的节能模型;基于遗传算法和神经网络对模型参数进行优化,得到了煤流量和输送带速度的最优匹配关系;利用模糊控制算法实现了带式输送机变频调速的节能运行。实际应用表明,该系统可根据煤流量大小调节输送带速度,节能效果显著。