悬臂式掘进机截割减速器的设计难点及优化

随着煤矿机械化的发展,悬臂式掘进切割机应用到了很多大型煤矿的井下开采中。由于巷道施工的特殊性,使得掘进机截割减速器不仅要体积小、重量轻,而且还要有更突出的机械性能。文章利用粒子群优化算法得出了截割减速器的最优化参数,为悬臂式掘进机截割减速器的优化设计提供了科学依据。     

掘进机自主定位截割系统及其应用

针对现阶段煤矿井下掘进机截割自动化程度较低、摇臂摆动速度不能根据负载大小进行自适应调整的问题,提出了2种基于多种传感器的掘进机截割作业方式：定位截割及记忆截割,研发了自主定位截割系统,保证了巷道的成形质量。经验证,该系统巷道成形精度较高,基本满足井下施工要求。     

基于主成分分析的掘进机故障诊断方法

掘进机是煤矿井下机械化掘进巷道的主要工程设备,其工作可靠性、稳定性、故障率等直接影响巷道进尺量、断面成形及截割效率。针对掘进机故障频繁发生而且难于诊断的现状,提出了利用主成分分析方法对掘进机实时数据进行特征信息提取,建立掘进机故障变量的诊断模型。结果表明,该方法在信息量损失较小的前提下,可以对掘进机故障作出定量评价。     

试论两种悬臂式掘进机截割机构──悬臂式掘进机截割机构

试论两种悬臂式掘进机截割机构──悬臂式掘进机截割机构煤科总院太原分院常琏悬臂式掘进机是部分断面掘进机的一种。在煤矿井下采准巷道的开拓掘进工作中已获广泛应用。悬臂式掘进机（以下简称掘进机）的截割机构当今主要有纵轴式和横轴式两种型式。１截割机构功率和机器...     

悬臂式掘进机可视化辅助截割系统研制

文章针对煤矿井下巷道掘进产生大量粉尘影响司机视线的问题,提出了悬臂式掘进机可视化辅助截割系统设计方案,对断面形成与截割头运动轨迹分析,并给出可视化辅助截割系统软件流程.解决了井下巷道掘进作业中司机视线不良的问题,对可视化辅助截割的进一步发展有重要意义.     

悬臂式掘进机截割部件故障诊断系统研究

悬臂式掘进机截割部负载大、运行环境恶劣，在使用时容易出现故障。在对截割部结构及常见故障类型、特征分析基础上，基于传感器监测技术、信息融合分析技术，构建截割部故障诊断系统，该系统通过振动、温度及电流传感器实现截割头、行星减速器及截割电机运行情况，并通过特征信号提取、分析实现故障诊断。对故障诊断系统整体结构、硬件及软件结构等进行设计，现场应用后，该故障诊断系统运行平稳，可实现掘进机截割部故障诊断、定位，在一定程度提升巷道掘进效率。     

掘进机截割刀具制造工艺的探讨

掘进机作为井下巷道掘进设备,截割刀具是掘进机工作机构的核心部件,其形状、尺寸和截齿的排列方式对掘进机的工作效率和性能有重大影响。通过设计开发一种适应不同截割刀具定位装置的变位机,可以适应不同截齿参数截割刀具的制造。并对整个焊接工艺技术进行了优化设计,可提高截割刀具的焊接质量和生产效率。     

基于磁流变的巷道掘进机高效运行分析探讨

为了减少掘进巷道超挖欠挖现象,降低施工强度和成本,提高巷道掘进效率,采用一种基于磁流变截割环境感知与控制协同的巷道掘进机高效运行方法,依据掘进机截割环境感知数据,基于识别出的不同煤岩截割特性,针对巷道不同区域施工要求,采取相应的巷道掘进机多运动机构协同控制(行走速度,姿态,截割头摆动速度等参数),既能保证掘进机截割部处于恒功率高效运行,又能克服掘进机截割臂的惯性对截割成形质量影响,以高效的截割工艺路径控制掘进机完成断面自动截割作业,实现巷道掘进机精准、高效运行,改变采掘比例失调局面,满足煤矿集约化生产需求。     

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。     

同忻煤矿井下高速掘进工艺的优化研究

为了解决同忻煤矿无法对巷道掘进流程进行全面监控以及巷道掘进效率低的难题,引进了1套新的煤矿井下智能掘进综合控制系统,运用物联网和5G高速通信技术,将自动截割作业、井下环境监测、设备故障报警、远程可视化监控等集于一体,不仅实现了对煤矿井下掘进机巷道掘进作业过程的全面监测,而且将井下巷道掘进效率提升了11.4%以上。     

巷道掘进截割钻进先进技术研究现状及展望

为响应智能化煤矿发展需要,同时为改善综掘工作面智能化无人化发展较综采工作面滞后现状,提出了掘进装备自主定型定向截割、掘进装备自主巡航、掘进机健康管理技术及多机多工序智能协同控制技术四大截割钻进装备先进技术并给出研究方向。针对掘进装备自主定形定向截割技术,通过研究不同掘进装备的截割轨迹规划、机身振动特征对截割头轨迹误差的影响规律及不同掘进速度下掘进巷道顶板稳定性分析方法进行掘进装备截割路径及截割速度规划研究;通过研究位姿监测技术、恒功率截割技术、记忆截割技术实现掘进装备自主定形定向截割控制;通过数字采集系统构建掘进巷道数字孪生虚拟模型,采用掘进机虚拟操纵平台实现掘进机远程自动截割控制。通过掘进巷道环境感知技术,构建掘进巷道的三维模型并标明巷道的安全情况;利用激光扫描及多种算法,形成巷道三维点云模型;对激光、通信、视觉及惯性等传感器等进行技术互补性融合,利用多种融合算法,实现高精度巷道感知;采用随钻测量系统进行瓦斯监测和超前探水作业;将视觉感知技术、激光测距技术、全站仪、超宽带定位技术等融入井下巷道的设备定位系统中,实时监测巷道内的掘进机位姿。通过结合掘进机健康管理技术发展现状,梳理出掘进...     

巷道掘进定位自动截割成形技术

掘进机是井下巷道成形的重要设备,为解决巷道工作面成形质量差,设备自动化程度低,工作环境恶劣影响工人身体健康的问题,设计了一套包含定位截割和记忆截割的巷道工作面定位自动截割成形技术。自动截割硬件系统由控制单元和执行单元组成,共同对巷道自动成形进行控制,取得断面自动切割成形边界检测最大误差小于10 cm,巷道成形误差小于20 cm的成形效果,达到煤矿巷道成形要求。     

掘进机截割部行星齿轮传动系统断齿故障仿真分析

掘进机截割部在工作过程中承受较大的冲击载荷作用,导致截割减速器齿轮断齿等故障频发。为获取故障状态下截割减速器行星齿轮传动系统动态响应特性,以EBZ120型掘进机截割减速器低速级行星齿轮传动系统为研究对象,运用三维CAD软件SolidWorks建立系统三维实体模型,以ADAMS软件为平台,建立行星齿轮传动系统正常状态、齿圈断齿故障、行星齿轮断齿故障、太阳轮断齿故障的虚拟样机模型。对系统不同状态下的齿圈约束反力的变化规律及其频谱特性进行仿真研究。仿真结果表明:齿圈约束反力的幅值波动显著,具有较强的周期性;故障状态下齿圈约束反力的时域均值增大,时域波形中包含有明显的周期性冲击成分,同时幅值谱中还出现以故障频率为边带的故障特征。     

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。     

煤矿掘进机行星减速器优化分析与研究

在掘进机中,截割部减速器是非常重要的一个部件,其性能对掘进机影响很大。由于井下巷道作业空间狭窄,所以要求设备尽可能实现最小化。针对这一问题,对EBZ-135掘进机行星减速器进行了体积优化,通过减速器体积的函数,找出相关约束条件,利用MATLAB进行了优化计算。结果表明,优化后第一级内齿厚度减少了14.5%,第一级齿轮模数减少了43.6%,齿轮体积减小了大约22.3%,优化效果良好。另外,利用MATLAB进行优化设计,大大提高了优化效率,减少了技术人员的工作量。     

悬臂式掘进机自动截割控制系统研究

以煤矿 EBZ220 型悬臂式掘进机悬臂机构为研究对象,建立悬臂机构的截割运动在巷道断面的数学模 型,确定截割头在巷道断面投影的位置坐标与截割机构升降油缸、回转油缸伸缩长度及截割机构摆动角度之间的几 何关系。 经控制单元计算出掘进机截割头在巷道空间下的实时位置坐标,并与上位机设定的巷道边界参数进行比 较,提出具有反馈控制的巷道断面自动截割控制方案。 针对常见的矩形、梯形及半圆拱形 3 种巷道断面形状设计了控 制程序、截割工艺路径及人机交互界面功能。 以 EBZ220 型悬臂式掘进机为样机进行地面和井下试验,应用结果表 明,该控制系统可靠性高、实时性强,控制精度高,能满足巷道掘进工作面自动截割控制的要求,巷道断面自动成形控 制精度≤15 cm / 20 m,悬臂机构动态俯仰角和偏航角测量精度≤0. 1°,为实现煤矿掘进工作面智能化、无人化提供一 些技术研究基础。     

煤矿掘进机自动截割成形控制方法研究

针对目前煤矿井下综掘自动化控制存在的不足,提出了掘进自动截割成形控制方法。分析了掘进机截割头巷道断面截割工况,研究了截割头工作阻力与截割电机电流之间的关系,在此基础上,提出了一种综合慢开慢停与加减速控制及截割摆速分级自动调控的模型,研究结果表明,该模型能够在保证巷道断面成形质量的条件下,快速区分煤岩过渡区,自动调整截割臂摆速,提高截割臂摆动速度的利用率,且延长了截割电机、截割头及液压系统等元部件的使用寿命,确保了掘进机的安全、高效、可靠工作。     

基于数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法研究

为了解决目前掘进工作面设备自动化控制存在的缺乏可视化人机交互控制、缺乏掘进工作面数字孪生动态建模、缺乏巷道模型与掘进机定位导航系统融合的问题,提出一种基于三维数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法;该方法利用三维数字孪生技术的巷道模型生成截割模板,实现掘进机对预设截割断面的自动化截割,可达到人工远距离、可视化控制掘进机安全自动作业的目的。介绍了数字化巷道和掘进机模型的构建方法以及数据驱动逻辑,并对掘进机自动截割控制方法进行了详细阐述。结果表明,该方法避免了粉尘等对掘进机自动化截割的影响,降低了人员现场作业风险和劳动强度,解决了掘进机远程截割精确度低、巷道断面成型质量差等问题。     

EBH315掘进机截割减速器动态测试分析

EBH315掘进机采用了横轴式截割减速器。由于截割功率大,对截割减速器的性能提出了很高要求,详细检测了解该截割减速器的性能参数,搭建对托方式专用试验台架,及对各传感器测得的实验数据进行分析。     

EBZ160掘进机截割减速机打齿分析及改进

EBZ160掘进机用于煤矿井下巷道采掘,时常发生截割减速机打齿现象。主要分析造成截割减速机打齿的原因,提出对输入轴和太阳轮进行改进设计和合理选择齿轮材质,彻底解决因截割减速机打齿导致齿轮箱损坏的问题,并成功推广应用。