采煤机摇臂角度传感器工作环境温度仿真

采用基于巨磁阻效应的角度敏感芯片TLE5012B,设计安装于采煤机摇臂销轴处的摇臂角度传感器。为解决传感器井下工作环境温度适应性问题,以MG750/1915-WD型采煤机为原型建立摇臂三维模型,采用Comsol Multiphysics软件对传感器安装处温度进行仿真,得到传感器安装位置处的环境温度为49.4～71.2℃。以此为基础对传感器进行元件选型与结构设计,并在40～80℃下进行温度特性实验。结果表明,在此温度下传感器测量误差较小,最大绝对误差为0.04°,最大满量程百分比误差为0.033%。传感器可适应井下温度环境。     

采煤机滚筒高度测量传感器工作环境磁场仿真与屏蔽研究

为实现煤矿井下综采工作面复杂电磁环境下采煤机滚筒高度的测量,保证工况条件下传感器的可靠性,在分析滚筒式采煤机摇臂结构和工作原理的基础上,利用TLE5012B磁敏感角度传感元件设计了采煤机滚筒高度传感器。传感器通过安装于摇臂销轴处的摇杆—旋转装置获取摇臂摆角,由角度计算获得采煤机滚筒高度。依据现有煤矿井下工况条件、设备分布以及传感器安装位置,分析确定滚筒高度传感器在井下工作环境中的主要磁场干扰源为采煤机的截割电机、破碎电机、牵引电机以及采煤机供电电缆和巷道铺设电缆。采用SolidWorks三维建模软件,以Eickhoff公司的SL1000型采煤机为参照,建立相关电缆、电动机、采煤机摇臂及周边部分等干扰源模型。采用COMSOL Multiphysics仿真软件,求解各干扰源模型的磁场分布,并对采煤机滚筒高度传感器工作位置的磁场环境进行了定量分析。仿真结果表明：截割电机及巷道铺设电缆处的磁感应强度较大,是影响传感器工作的主要电磁干扰源。采煤机摇臂及周边部位和传感器安装部位的磁感应强度为1～4 T,超出了TLE5012B的30～50 mT正常工作范围。为减小电磁干扰对传感器的影响,基于低频磁屏...     

双级摇臂短壁采煤机采高检测研究

针对短壁采煤机采高检测的迫切需求，开展了双极摇臂短壁采煤机的采高检测研究。根据摇臂联动规则建立双级摇臂的采高检测模型，合理选择传感器类型和规划安装位置，确立了以测量单级摇臂摆动角度为目标，每级摇臂独立测算后再累加的检测方案。根据每级摇臂不同结构设计了相应的采高测量装置，实现了双级摇臂采高数据实时精准检测。     

J70B型采煤机摇臂结构优化

以J70B型薄煤层采煤机为研究对象,基于采煤机工作时截齿的受力情况及摇臂受载的变化规律,分析了采煤机摇臂的受力情况,并利用ANSYS对摇臂结构进行了优化设计。通过对比分析优化前后摇臂结构的应力分布、质量、最大位移量等参数可知,优化设计后能有效提高采煤机摇臂结构的可靠性。     

基于温差发电的采煤机摇臂传感器供电技术研究

为研究采煤机工作时，摇臂部位高功率密度机械传动系统之间存在温差，利用热电效应将该部分热能转换成电能为摇臂传感器供电的问题。基于能量收集技术与采煤机的实际工况和摇臂温度分布特点，设计了一种适应于采煤机的温差发电系统，改进了温差发电片结构和散热装置，采用LTC3108能量收集管理芯片管理收集到的能量，为传感器提供稳定的电能。最后通过实验研究了该温差发电系统在实际应用中的性能，证明了该系统的可行性，为解决采煤机传感器供电问题提供了新的思路。     

采煤机螺旋滚筒上截齿的运动状态分析

以MG2×160/730-WD采煤机的技术参数为基础,结合采煤机牵引速度、螺旋滚筒旋转速度以及摇臂摆动速度,给出了截齿运动状态的计算模型。利用ADAMS软件对截齿进行了运动学仿真,对运动学参数的优化有一定指导意义。     

基于巨磁阻传感器的钢管腐蚀检测

为快速有效地对钢管腐蚀缺陷进行检测,克服传统超声检测方法的不足,采用了基于巨磁阻传感器的检测方法。阐明了利用巨磁阻传感器检测钢管腐蚀缺陷的原理,介绍了基于巨磁阻传感器检测系统的组成,在此基础上进行了钢管腐蚀缺陷检测试验,采集了缺陷信号数据并进行了数据处理,得到了缺陷特征,有效地实现了钢管腐蚀缺陷的快速有效检测。     

基于功率流和粒子群优化算法的传感器优化布置

提出了一种采煤机摇臂传感器优化布置方法。利用有限元法对摇臂进行分析,得到谐响应分析结果,根据板壳功率流理论,运用ANSYS后处理程序计算出摇臂壳体上振动功率流的分布,根据功率流分析的结果判断出摇臂振动传感器最佳布置区域。基于模态置信准则建立摇臂传感器优化布置的适应度函数,采用粒子群优化算法(PSO)对采煤机摇臂的传感器布置方案进行了优化计算,最后得到摇臂传感器优化布置策略。     

基于LabVIEW的采煤机摇臂故障诊断系统设计

根据电牵引采煤机摇臂工作特性及故障诊断系统要求,完成了故障诊断系统的硬件和软件设计。该电牵引采煤机摇臂故障诊断系统基于LabVIEW平台,实现了信号监测分析软件的开发,并在此基础上根据故障特性实现了故障类型识别和诊断。系统可根据传感器测量信号完成采煤机摇臂工作状态的动态监测,实现振动分析和诊断分析等功能,同时可对采煤机不同工况下的工作状态进行评估,提升了采煤机运行可靠性。     

采煤机摇臂联接法兰拆装工具的设计及应用

联接法兰是采煤机摇臂的重要组成部分,摇臂通过联接法兰传递力矩带动滚筒旋转。煤矿井下工作面环境恶劣,给采煤机检修带来了困难,为提高采煤机检修效率,针对采煤机维修时摇臂联接法兰难以拆装的问题,设计了摇臂联接法兰拆装工具,提高了采煤机维修效率。     

基于生命周期的采煤机绿色评价方法研究及应用

针对采煤机需求量大,在加工制造过程中存在的耗能大和环境污染等问题,提出了一种基于生命周期评价的采煤机生命周期绿色评价方法,结合e Footprint软件分析,对采煤机加工制造过程进行量化评价。首先,以采煤机摇臂传动系统为研究对象,通过采用多目标分析理论对其进行稳健性优化设计分析,确定以质量作为绿色评价的重要影响因素;其次,以"从原材料开采到采煤机出厂"为系统边界,建立采煤机质量信息物料清单表,在e Footprint软件中对采煤机整机进行建模,并按照铸件、锻件、焊接件的分类方式进行清单分析,对采煤机各生产环节的能量消耗和环境影响进行定量分析;最后,以采煤机的摇臂、牵引部以及截割电机3个部分为目标,对比各零部件对不同影响指标的累积贡献。分析结果表明:摇臂过程中能源消耗与全球变暖了潜力的贡献率最大的是摇臂壳体,分别为49.50%和52.91%;牵引部过程中,机壳对能源消耗和全球暖化贡献率最大,分别为64.55%、63.95%;截割电机过程中对能源消耗和全球变暖潜力的贡献率最大的是冲片-硅钢片,分别为58.05%、63.27%。此方法可解决复杂机械产品绿色评价建模的问题,能识别出能源消耗最大的零部件以及对环境影响贡献最大者,可为企业提供绿色改进方向,同时为煤矿机械行业的绿色评价提供一定的借鉴与参考。     

基于辅助油缸的采煤机采高检测装置研制

采煤机摇臂采高检测的精度和传感器的可靠性是影响采煤机自动化的核心因素，针对采煤机采高检测存在误差大、结构可靠性低等问题，采用基于辅助油缸的行程检测方法，开发一款适应性强，结构简单的采高检测装置，并进行装机试验验证，可实现采煤机摇臂采高的精确检测。     

基于巨磁阻的电机转速测量系统设计

与传统的磁敏传感器比较,巨磁阻传感器具有灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、体积小、价格低等优点。介绍了巨磁阻传感器的工作原理和输出特性。以巨磁阻传感器为磁敏元件,以单片机为控制核心设计了高精度电机转速测量方法。分析了测量系统工作原理、各硬件部分功能。实验结果表明,采用巨磁阻传感器的转速测量系统具有准确度高、测量范围宽、测量间距大等优点。     

悬臂式掘进机在截割煤岩体时摇臂摆动规律研究

为进一步掌握悬臂式掘进机在截割煤岩体时摇臂摆动规律,采用仿真建模和实验模拟的方法,对悬臂式掘进机摇臂水平、垂直摆动规律对比分析,结果摇臂摆动规律基本一致。井下试验表明,在截割煤岩体时的摇臂摆动角度与理论分析的角度接近,摆动的角度均在合理范围,掘出的断面较好,为悬臂式掘进机掘出高质量巷道提供了理论指导。     

基于应变模态的采煤机摇臂振动特性及实验研究

为解决采煤机截割煤岩过程中摇臂在重载、强冲击下容易损坏的问题，以MG500/1130-WD型采煤机为研究对象，提出一种基于应变模态的采煤机摇臂振动特性辨识方法。利用Block Lanczos方法对摇臂壳体进行模态分析，获得采煤机摇臂前10阶固有频率，分析摇臂壳体与传动系统的2阶模态共振特性。根据实际截割工况，通过EDEM模拟获得截割滚筒三向截割载荷及三向截割阻力矩，使用ADAMS、EDEM、ANSYS对摇臂进行刚柔耦合动力学联合仿真，得到摇臂2阶应变模态固有频率为63.98 Hz,搭建摇臂应变数据采集系统，面向摇臂关键截面的应变响应进行截割实验，并对采集数据进行时域与频域分析。研究表明：应变模态分析与联合仿真所得摇臂2阶固有频率误差为0.52%,摇臂前2阶固有频率的模态分析与实验误差小于5%。应变模态分析方法可有效识别采煤机摇臂低阶固有频率和低频激励，为采煤机摇臂的振动研究提供新思路。     

采煤机摇臂虚拟样机及其动力学分析

介绍了含柔性体虚拟样机运动方程的推导过程，采用专业建模软件UG建立了采煤机截割部的三维几何模型，利用ADAMS软件建立了采煤机摇臂的虚拟样机模型，并对采煤机摇臂进行了动力学分析.仿真结果表明，柔性化摇臂铰接点力的阶跃响应最大超调量为83%，比将摇臂作为刚性体进行受力分析更接近实际工况.     

采煤机截割高度传感器改造研究

采煤自动化要解决的重要问题之一就是如何使采煤机自动适应煤层起伏变化,并调整采煤机的截割滚筒高度,这就要求采煤机能测量摇臂的高度。本文选取测量摇臂高度的传感器为样本来进行具体的改造。包括工作环境对传感器的要求,以及采煤机对传感器的性能要求,然后针对所选传感器的特点,制定其改造方案,最后给出传感器的标定校准方案,确保可以正确的进行测量。     

采煤机开关磁阻调速系统的无位置传感器控制技术

为实现采煤机控制的数字化,提高采煤机控制的可靠性,解决采煤机无反转启动问题,对采煤机调速系统进行了无位置传感器控制技术的研究,建立了无位置传感器开关磁阻调速系统的硬件和控制模型,研制了无位置传感器控制系统及其实验平台,进行了控制系统的位置精度检测、负载特性和样机测试。试验结果表明：所设计的无位置传感器控制系统,转子位置的估计位置与真实位置之间误差较小,转子位置观测精度很高;负载实验中,对开关磁阻电机的加速和减速进行了测试,其电流、磁链、转子脉冲和角度波形可以较好的进行相切换,并可以很好的控制电机转矩,表明系统控制性能较好;样机测试中,控制系统可以正确的控制采煤机左、右牵引电机,证明了无位置传感器控制系统的可行性和可靠性。     

基于电感空间矢量法的采煤机无传感器SRD控制

为消除转子位置传感器对采煤机牵引调速系统带来的不利影响,利用电感空间矢量法实现开关磁阻电机调速系统的无位置传感器运行,详细分析推导了电感空间矢量法并给出了转子位置角度的计算公式,实验结果表明本系统对电机转子位置估计准确,具有较好的静动态性能,完全满足采煤机牵引部无传感器运行要求。     

基于深度迁移学习的采煤机摇臂部滚动轴承故障诊断方法

针对长期正常服役的采掘装备典型故障数据少、有标签数据不足,故障诊断模型训练效果不好等问题,提出一种基于深度迁移学习的采煤机摇臂部传动系统故障智能诊断方法。利用该方法将模拟平台故障数据训练后获取的故障诊断模型参数迁移至采煤机智能故障诊断模型中,从而在不同设备之间进行迁移学习,实现基于小样本数据的采煤机摇臂部智能故障诊断。通过构建预训练的卷积神经网络,将转换为二维时频分布的图像数据集作为预训练模型的输入,并将预训练模型的网络参数迁移至采煤机摇臂传动系统故障诊断模型中,通过保证低层网络不变保留模型的泛化能力,将含有标签的数据集作为采煤机摇臂传动系统智能故障诊断模型的训练数据集对模型进行训练,通过微调高层网络参数进行模型优化和权值更新,得到采煤机摇臂传动系统迁移故障诊断模型,提高了模型的特征提取能力减少了误差。为验证方法有效性,以传动系统滚动轴承为研究对象,采用西储大学轴承数据作为训练集,DDS传动系统平台模拟井下采煤机摇臂部传动系统工况得到滚动轴承监测数据,作为测试集进行试验验证。试验结果表明：滚动轴承平均故障识别精度达到99.59%,与传统的智能故障诊断方法相比,提出的智能故障诊断方法收敛...