纵轴式悬臂掘进机截割部动态特性分析

针对掘进机截割部易损坏的问题,分析了纵轴式悬臂掘进机截割部的构造,对截割头进行了运动学分析,简化了其运动轨迹,另外对悬臂摆动机构进行了运动分析。对截割头在工作状态时进行了动态特性分析,特别分析了摆动力和截割力之间的关系,推算出了它们之间的匹配系数。以上研究有助于改进纵轴式悬臂掘进机截割部结构。     

三交河煤矿EBZ-200A型掘进机截割头优化与验证分析

掘进机是矿用机械中十分重要的设备,三交河煤矿EBZ-200A掘进机截割头存在截齿磨损严重、易断裂等问题,影响了掘进机的作业效率及安全。针对这一问题,通过理论、模拟仿真以及实验,对其进行分析研究,得出了该矿掘进机截割头的合理参数,为该矿截割头优化改进提供了参考。     

掘进机截割头多目标优化设计研究

针对掘进机截割头载荷波动和能耗问题,基于各截齿受力均匀和同时参与截割的截齿数保持恒定的优化策略,对截齿排列参数和截割头运动参数进行了多目标优化设计。优化实例表明,截割头的载荷波动和比能耗得到了明显降低,提高了掘进机的工作可靠性和能量利用率。     

横轴式掘进机截割头运动参数优化及载荷模拟分析

掘进机截割头的运动参数（横摆速度v和转速n）对截割头的载荷波动和截割比能耗都有很夭的影响,而截割头的运动载荷特性义不仅影响掘进机的生产效率,而且关系到掘进机的使用寿命,因此,对截割头的运动载荷及参数进行优化及模拟分析具有较大的意义。随着计算机的推广应用及模拟理论的不断完善,利用计算机对掘进机截割头的载荷特性作模拟分析及优化研究成为有效的方法。本文利用计算机模拟的方法建立优化设计数学模型,以截割头的横摆速度v和转速n作为设计变量,选择负载变差系数、截割比能耗和理论生产率作为目标函数,对设计变量进行了参数优化,并对优化结果进行了分析。     

重型掘进机性能主要限制因素及其改进方向

提出了重型掘进机性能主要限制因素，并对其改进方向进行了探讨。提出了改进刀具形状、完善截割头设计、优化刀具排列、增加截割功率、增加机重等方案。建立了刀具空间运动轨迹的数学模型，指导刀具的优化排列。     

不同工况下掘进机截割性能多目标优化

为了提高掘进机的截割效率，以掘进机截割部的运动参数为设计变量，研究悬臂式纵轴掘进机的截割头自转速度、摆动速度等运动参数对截割性能的影响，用MATLAB模拟各性能参数变化规律，以单个截齿载荷分析为基础，建立截割头各向载荷数学模型，根据现场经验给定运动参数设计空间，建立截割头的截割阻力、负载转矩、截割比能耗和截割生产率目标函数，采用线性加权法将多个优化目标转为单个目标，分别给出正常工况和夹矸工况的加权系数，求解截割运动参数最优配置，在EDEM仿真软件中对优化前后的截割性能进行验证，结果表明最优运动参数下的掘进机综合截割性能更优，截割能力、破岩能力提升，截割比能耗降低，生产率得到了显著提高，产尘量得到了一定程度的控制。     

掘进机截割部刚柔耦合动力学特性分析

以某型重型纵轴式掘进机为载体,研究掘进机在横截工况下截割部的振动以及受力特性。首先在LS-DYNA中进行掘进机截割头截割岩石仿真,获得掘进机工作条件下截割头所受到的外载荷,然后运用ANSYS软件对截割部包括悬臂段、截割减速箱及截割电机箱体进行柔性化,最后在ADAMS中对整机进行刚柔耦合分析。研究结果为掘进机的截割部减振设计研究及其结构优化改进提供了理论依据。     

基于巷道断面的掘进机截割头定位系统设计

针对无法精确定位掘进机截割头的位置、截割效率低及截割断面成形差的问题,提出了基于巷道断面的掘进机及截割头定位系统设计方法。结果表明,该定位系统在直线标准巷道内,可实现掘进机截割头准确定位,不仅提高截割效率和断面成形率,而且有利于安全生产,节约人力及支护成本。     

激光熔覆技术在截割头上的研究及应用

通过分析煤矿用掘进机截割头在实际使用过程中不耐磨、频繁损坏的问题,提出了使用激光熔覆处理技术对截割头齿座和截齿进行处理的改进方法。实际应用结果表明,采用激光熔覆技术处理的齿座和截齿耐磨性得到大大提高,使用效果更好。该技术不仅解决了实际使用过程中存在的问题,也为截割头的设计和改进提供了参考依据。     

基于遗传算法掘进机截割头多目标模糊可靠性优化

针对掘进机能耗和载荷波动问题,基于遗传算法的多目标模糊可靠性优化策略,对截割头运动参数进行优化设计.优化结果表明,截割头升角减少11.6%,横摆阻力降低6.45%,纵向力降低12.16%,负荷转矩降低11.29%,比能耗降低21.04%,截割头的载荷波动和比能耗得到显著降低,有效提高了掘进机的工作可靠性和能量利用率.     

纵轴式掘进机截割机构仿真系统开发设计

根据纵轴式巷道掘进机截割头空间位置参数与巷道断面自动成形控制参数之间数学模型的空间运动分析,开发仿真系统进行仿真。获得纵轴式掘进机截割头轨迹与油缸伸缩量之间的对应关系,得到纵轴式巷道掘进机截割机构仿真结果的空间运动轨迹图和轨迹数据,对解决掘进机截割机构自动截割成形控制的关键问题具有很好的辅助作用。     

截割头运动参数对掘进机截割性能影响的试验研究

掘进机截割头运动参数包括截割头转速与进给速度。为使掘进机处于较为理想的截割状态,保证最佳的截割性能,需要使转速与进给速度处于一个合理的匹配关系下。利用截割试验台,将转速分成40,50,60,70rpm,进给速度分为0.4,0.6,0.8,0.9 m/min,对水泥和煤粉配比为1∶3.6的模拟煤岩进行截割试验,利用三向振动传感器、三向力传感器、扭矩传感器,采集截割过程中的数据,利用matlab中DSP工具箱分析信号,通过多目标优化函数进行优化,得到截割转速为70rpm、进给速度为0.4m/min时,试验台截割头截割性能处于最佳状态,为掘进机实际截割操作及掘进机自动化掘进,提供了参考依据。     

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。     

悬臂式掘进机机身及截割头位姿视觉测量系统研究

针对煤矿井下悬臂式掘进机机身及截割头位姿测量难题,提出一种基于激光束和红外光斑特征的悬臂式掘进机机身及截割头位姿视觉测量系统。在掘进工作面的巷道顶部安装3个激光指向仪,通过固定安装在掘进机机身上的防爆相机对激光束图像进行采集,利用改进的随机Hough变换对激光束进行直线检测,通过建立的基于两点三线的掘进机位姿解算模型得到掘进机机身在巷道坐标下的位姿。同时,通过防爆相机对截割部所安装的红外标靶图像进行采集,利用高斯曲面拟合算法对光斑进行中心定位,通过建立的基于对偶四元数的掘进机截割头位姿解算模型得到截割头在机身坐标系下的位姿,结合得到的机身坐标系与巷道坐标系间的转换关系,得到巷道坐标系下的截割头中心点位姿。最终,在实验室搭建了掘进机机身及截割头位姿视觉测量平台,并在该平台上模拟掘进机的实际工况位姿,结果表明,该方法测得的掘进机截割头中心点在巷道坐标系下的姿态测量误差在0.5°范围以内,位置测量误差在40 mm以内,可以满足掘进机机身及截割头位姿自动、准确、实时测量的要求。     

EBZ-260型掘进机截割头几何结构分析研究

为了提升同煤宏泰矿山EBZ-260型掘进机截割头的截割效率,降低掘进机运行能耗,对截割头几何结构分析计算,确定圆柱-圆锥形头体结构和配合齿座的镐形截齿结构,计算截割头长度、平均直径等参数。经掘进比能耗对比,优化后截割头比能耗值在任何截线距选择下都远低于原截割头。     

悬臂式掘进机截割头姿态视觉检测系统

针对悬臂式掘进机截割头姿态检测难题,提出一种利用视觉传感器识别红外标靶特征的截割头姿态测量方法,并构建了测量系统。该系统以掘进机截割部所安装标识板上的红外LED作为信息来源,通过对红外LED特征点成像特征的分析,建立掘进机截割头姿态空间解算模型。通过防爆工业相机采集布置于掘进机截割部标识板的红外LED特征点图像,利用高斯曲面拟合算法对特征点进行中心定位;采用P4P方法对特征点的空间三维坐标进行求解;并且建立了基于误差模型的对偶四元数截割头位姿最优解算模型,完成掘进机截割头姿态角解算。最终,在实验室条件下,搭建了掘进机截割部姿态视觉测量平台,模拟截割部实际工况姿态。试验结果表明,该方法的角度测量误差在0.5°范围以内,可以满足掘进机截割过程中截割头姿态角自动、准确、实时测量的要求。     

基于遗传算法的掘进机截割头截线间距优化研究

根据镐形截齿单齿受力情况,以截割头载荷波动为目标函数建立截线间距优化模型。采用Matlab R2010b工具箱中遗传算法(GA算法)对掘进机截线间距进行了优化设计。提出了截线间距的一种优化方法。     

掘进机截割头最佳截线间距的探讨

对掘进机截割头的最佳截线间距进行了分析和探讨,提出了一种确定该值的新方法,这对提高掘进机的截割效率和截齿寿命有着重要意义。     

掘进机截割头截齿排列研究

本文模拟计算掘进机截割头横摆截割时的载荷波动,以载荷波动最小化为目标,建立了截齿排列参数优化设计数学模型,用序列二次规划(SQP)进行优化设计,截割头的载荷波动明显降低。     

纵轴式悬臂掘进机截割部动态特性分析

该文简单分析了掘进机截割部的构造,对截割头进行了运动学分析,简化了其运动轨迹,另外对悬臂摆动机构进行了运动分析。最后,对截割头在工作状态时进行了动态特性分析,特别分析了摆动力和截割力之间的关系,推算出了它们之间的匹配系数。