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。     

悬臂式掘进机截割机构动力学特性研究

截割机构是悬臂式掘进机的工作机构,其性能的好坏直接影响到整机的工作性能。利用CREO4.0建立EBZ160型掘进机的三维实体模型;通过结构简化、载荷和驱动分析,运用ADAMS建立动力学模型,对截割机构横摆截割工况进行动力学仿真分析,得出截割头的运动变化曲线和截割机构关键零部件的受力变化规律,为掘进机设计和研究提供理论依据和设计参考。     

悬臂式掘进机自动截割控制系统设计

针对目前悬臂式掘进机自动化及智能化控制程度低等问题,提出了自动截割控制技术。通过建立截割头空间位置数学模型,设计了悬臂式掘进机自动控制系统,同时以可编程计算机控制器PCC模块化功能为基础完成对自动截割控制系统的程序设计。针对目前其可视化程度低的缺陷,设计了上位机监控,并与PCC进行实时通讯,以实现掘进机运行状态的实时监测。最后进行了井上井下实验,其结果证明:该控制系统运行可靠、稳定,重复精度高、无累计偏差,完成自动截割及刷帮功能后,巷道两帮无明显误差,能够很好地实现自动截割功能。     

悬臂式掘进机横向截割时稳定性研究

通过力学计算和推导给出了悬臂式掘进机横向截割这一工况下稳定条件的数学表达式,得出掘进机横向截割时的稳定性不仅取决于横向水平分力,也取决于垂直分力。掘进机的稳定力矩与掘进机重量、履带与底板之间的摩擦系数、履带接地长度成正比,与纵向偏心距成反比,而与横向偏心距无关。     

悬臂式掘进机截割头摆动力与截割力的匹配关系

根据悬臂式掘进机截割头在不同工况下截齿的受力状况,研究了截割头摆动力与截割力的匹配关系及其一般取值范围,以此为掘进机悬臂回转机构的设计提供理论依据。     

悬臂式掘进机截割自动控制研究

运用Matlab软件对悬臂式掘进机自动成形截割运动进行了三维动态仿真,验证了所建立的自动成形截割运动数学模型的正确性,为悬臂式掘进机自动成形截割的智能控制提供了一种新思路。     

悬臂式掘进机岩巷截割头特征分析

分析了悬臂式掘进机岩巷截割特殊工况,从岩巷截割头的外形特征、截齿选用以及耐磨设计等方面,对岩巷截割头特征进行了简要分析,为悬臂式掘进机岩巷截割头设计提供参考。     

悬臂式掘进机高性能截割头的研制

根据悬臂式掘进机对其截割头的基本要求，提出了实现的具体措施，并对截割头进行优化。根据优化模型进行了机器的设计、制造和试验。     

悬臂式掘进机的硬岩截割部设计

阐述了硬岩截割的破岩形式及原理,并主要介绍了基于悬臂式掘进机设计的硬岩截割部的结构组成和功能特点以及设计过程中关键零部件的选型计算。为硬岩掘进机的研发提供参考。     

悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统研究

悬臂式掘进机的自动化、智能化程度低严重制约着煤矿巷道施工技术的发展,智能掘进技术成为目前国内外研究的热点.针对煤矿悬臂式掘进机自动截割控制问题,将视觉测量传感器应用于悬臂式掘进机截割头的控制系统中,提出了悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统.根据悬臂式掘进机的运动学,利用视觉测量系统有效实时反馈截割头位姿,融合惯性导航系统...     

悬臂式掘进机截割过程性能预测方法研究

为了对悬臂式掘进机进行截割性能预测,应用动力学建模与仿真方法求出平均截割功率,在此基础上依据比能法预测其生产率,并应用预测模型对掘进机的瞬时切削率、最大掘进速度和截齿消耗进行预测。通过与实际数据进行对比以及误差分析,验证了该预测方法的可行性,可作为掘进机生产厂家和施工方进行性能预测的依据。     

悬臂式掘进机截割减速器壳体固有动特性研究

为提高悬臂式掘进机截割减速器壳体的抗振能力,分别以有限元法和模态试验研究了截割减速器壳体。以某型悬臂式掘进机截割减速器为例,通过Solidworks建立壳体的三维模型,并将其导入Workbench进行带预应力约束的模态分析,求解了壳体前六阶固有频率和振型;同时对该减速器壳体进行了模态试验。结果显示,齿轮啮合频率显著低于壳体固有频率,避免了发生共振,且有限元法与模态试验结果相吻合。     

横轴式掘进机截割头载荷的模拟分析

通过受力分析,建立横轴式掘进机截割头的载荷模型与合力作用点位置的确定方法,利用计算机模拟得到截割头载荷的模拟曲线,以及截割过程中合力作用点的变化情况,以改进截割头的设计。     

悬臂掘进机钻进工况下的载荷谱分析

掘进机载荷的波动性和随机性严重影响了掘进机的工作性能。为了揭示掘进机钻进工况截割载荷的动态特性及规律,在UG中建立了截割头截割煤壁钻进工况的模型,通过LS_DYNA软件对掘进机截割煤壁的过程进行了模拟仿真,得到了截割头所受的三向力以及截割阻力,并对其进行了自相关函数、互相关函数以及功率谱分析,通过分析其载荷特性来降低截割头的振动。结果表明:y方向力和合外力含有较多的周期信号成分,截割头所受x方向力与所受y方向力之间的相似性很大,y方向力与z方向力之间的相似性也很大,截割头所受载荷的主要频率功率谱处在0~10 Hz和50~65 Hz。     

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。     

煤巷悬臂式掘进机快速截割工艺探讨

本文介绍了悬臂式掘进机"蛇形"、"回形"和"螺旋线形"三种截割方式及特点;以常村矿为工程背景,运用数值模拟法对煤巷悬臂式掘进机不同截割方式下的巷道受力状况及稳定性进行分析.结果表明,"蛇形"自下而上截割工艺为最佳方式,既实现掘进机的快速掘进,又能维护巷道围岩的稳定性;可为矿井快速掘进与安全高效生产提供一定的经验借鉴.     

掘进机截割头截齿安装参数的检验

悬臂式掘进机截割头截齿的位置、方向等安装参数是三维空间参数，对这些参数的检验是保证其加工制造质量的一个至关重要的环节，但它却是一个用常规检验工具难以解决的问题，文中介绍了能够解决这一问题的有效方法。     

悬臂式掘进机截割头监测系统

提出了悬臂式掘进机截割头监测系统的设计方法。该系统通过截割悬臂监测参数获取截割头的位置,在巷道断面坐标模型的基础上,建立悬臂转角、液压缸位移和截割头空间坐标的函数关系,根据角度和位移传感器采集的实时数据,通过AVR单片机处理分析,确定截割头的位置坐标,完成掘进机截割头位置的实时监测,避免矿井掘进机作业中的超挖和欠挖现象,具有很好的应用前景。     

基于ABAQUS的掘进机截割臂载荷分析与研究

针对掘进机截割臂由于受环境以及不合理设计的影响,当载荷过大时会引起截割臂部件断裂和脱落等失效问题,提出了一种基于ABAQUS系统的截割臂载荷分析方法,通过分析截割臂的运动过程及其各部件的受力情况,设计了截割臂载荷的分析流程,并选取了3种极端截割工况进行仿真实验。结果表明,该方法能够实现截割臂及其组件的载荷分析,实验结果合理有效且与实际情况相一致,能够作为掘进机截割臂以及类似设备结构优化以及改进的方法,进而避免因过大载荷而引起的设备损坏问题。对进一步提升掘进机的可靠性具有较好的指导意义。