基于Simulink的掘进机截割臂摆角跳动规律研究

针对掘进机截割臂在截割作业过程中由于冲击载荷作用,使截割路径偏离预定的截割轨迹,导致出现截齿断裂、触顶等问题,建立了掘进机截割臂的分析模型,对其截割机构的受力进行了分析,利用Simulink仿真分析软件建立了截割臂跳动的分析模型,同时建立了实际摆角试验验证模型,对其跳动情况进行了分析。研究结果表明,掘进机截割作业过程中截割载荷越大,截割臂垂直摆角呈现先降低然后增加的趋势。该研究结果可为提升掘进机截割机构自动控制系统精确性及截割定位纠偏奠定基础。     

掘进机后支撑腿的力学特性分析及结构优化设计

以某型掘进机后支撑腿为研究对象,根据掘进机工作状况推导出截割头及后支撑腿的受力公式.研究发现:当截割头上摆角度分别为47.46°和0°时,所受垂直方向作用力分别取得最大值和最小值.利用有限元分析软件Ansys workbench 12.0对后支撑腿进行静力学分析及结构优化设计,使得处于最为恶劣工况下的结构不仅具有足够的强度,而且设计重量大幅度减小,为同类零/部件的设计提供了理论参考,具有一定的实用价值.     

基于LS-DYNA的掘进机截齿旋转角的优化研究

对掘进作业时作用在截齿上的截割力进行分析并采用离散元分析的方案建立了模拟截割臂的仿真模型,利用LS-DYNA仿真分析软件对不同旋转角度下的掘进机截割特性进行了研究,结果表明:掘进机截齿在旋转角为44°的情况下具有最优的截割特性,为优化掘进机截割性能,提升截割效率奠定了理论基础。     

悬臂式掘进机截割部的恒功率调速控制及仿真研究

目前,尽管传统掘进机仍是矿井掘进、生产的主要工作设备,但在实际生产中,开采煤层所产生的煤尘和工作环境较差,严重地影响了操作人员对设备的控制精度,造成了截割成巷的质量不佳,摇臂的摆速变化很大。基于此,以EBJ-132A悬臂式掘进机为研究对象,给出了恒功率截割控制方案,并对控制系统进行了理论研究和仿真分析。     

基于牵引点运动的绳系组合体摆动抑制控制研究

针对绳系组合体在空间捕获或拖曳中常出现的球面摆动问题,以地面球面摆系统为研究对象,对消摆的控制方法进行了研究。由牵引点定位、定速和球面摆消摆为目标,设计了以反馈线性化与PID控制为基础的消摆策略,在数值仿真软件中进行了不受控条件与受控条件下的仿真,并将消摆策略与滑模控制、近似线性化PID控制的控制输入与响应进行了对比;利用搭建的实验平台进行了角度测量与消摆实验。研究结果表明:消摆策略能在给定的±30°初始摆角条件下,经过30 s左右将面内外摆角抑制到±2°之内,牵引点在X轴与Y轴最终的定位偏差分别为5 cm与9 cm;实验结果与仿真结果基本符合,证明消摆策略对绳系组合体的控制具有一定参考意义。     

不同举升角下采煤机振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机导向滑靴和平滑靴的支撑特性、摇臂的刚度以及调高油缸的支撑刚度,建立了采煤机在竖直方向上6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒在竖直方向所受到的载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了摇臂不同举升角对采煤机竖直方向振动特性的影响。结果表明:当举升角在17°~37°之间变化时,对前滚筒、摇臂的振动位移影响较大,变化范围分别为21.552 1 mm~15.424 mm、9.400 5 mm~3.306 4 mm;由于实际工况下,采煤机整机在低频范围内振动,因此举升角的变化对其振动加速度的影响不敏感。     

不同煤岩硬度下采煤机竖直方向振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机行走部与刮板输送机之间的接触特性、调高油缸的支撑特性、摇臂的自身刚度以及采煤机滚筒、摇臂、机身各部分之间的连接特性和机身的振动摆角,建立了采煤机竖直方向的6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒竖直方向载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了煤岩硬度对采煤机竖直方向振动特性的影响。结果表明:当煤岩的截割阻抗均值在200 k N/m～400 k N/m之间变化时,对采煤机前后截割部的振动位移影响较大,前后滚筒的变化范围分别为13. 42 mm～26. 83 mm、8. 19 mm～16. 37mm,前后摇臂的变化范围分别为5. 31 mm～10. 62 mm、3. 32 mm～6. 65 mm。最后通过实验对模型结果进行了验证。     

截齿圆柱段旋转角对掘进机截割特性影响的研究

采用了离散元仿真分析的方案对截齿圆柱段在不同旋转角情况下对掘进机截割作业时的截割载荷、载荷波动及截割能耗比情况进行了分析,根据分析结果表明当掘进机截齿圆柱段的选择角为12°情况下具有最佳的截割性能,能够极大地提升掘进机的截割效率和经济性,具有较大的应用价值。     

掘进机不同参数截割头截割特性的分析

针对掘进机截割部截齿寿命低、截割效率低的问题,在分析截割头结构及其掘进过程中常见问题的基础上,基于Pro/E搭建三维模型,对不同旋转角、切削角情况下截齿的受力情况进行仿真分析。经分析,得知当切削角在48°～52°的范围之内、旋转角范围在8°～12°之间时截齿所受外力较小。     

扩大摆角的机构——《机构选型基础》之四

前面已述及,在曲柄摇杆机构和摆动导杆机构中,由于分别受到压力角和运动平稳性等条件的限制,所以这些机构从动杆的摆角ψ一般为ψ≤60°～100°。在凸轮机构中从动杆摆角ψ通常还比上值更小些。但是,在工程上往往需要从动杆实现更大的摆角,如在缝纫机的摆梭机构中要求梭芯摆动200°左右,而在袜机针简往复转动机构中摆角竟达360°。在这种情况下,我们就需采用扩大摆角的机构,常见有两种类型:一种为利用连杆机构扩大摆角;另一种为利用齿轮机构扩大摆角。下面分别讨论之。一、利用连杆机构扩大摆角1.导杆机构图1a所示为缝纫机的摆梭机构,其中ABCD为曲柄摇杆机构,DEF为导杆机构;当主动曲柄AB连续回     

掘进机截齿安装角的优化研究

针对目前掘进机在综采作业过程中截齿磨损量大、使用寿命短、稳定性差的缺陷,提出利用离散元仿真分析的方法对不同截齿安装角情况下的截割稳定性进行分析.根据分析可知,随着掘进机截齿安装角的增加,掘进机的装煤率先升高后降低,当截齿的安装角为45°时具有最佳的截割性能.该研究结果可为提升掘进机的截割稳定性和使用寿命提供参考.     

掘进机截割臂自适应截割控制策略研究

针对井下掘进机截割智能化程度低、截割臂摆速不能根据煤岩硬度进行自适应调节的问题,提出了一种基于多传感器信息的掘进机截割臂自适应截割控制策略。以截割电机电流、截割臂驱动油缸压力、截割臂振动加速度作为煤岩截割载荷识别依据,采用径向基函数神经网络设计了截割载荷信号识别器,为截割臂摆速调控提供准确依据;针对复杂且具有时变性的截割臂摆速调控系统,设计了基于遗传算法优化的模糊PID智能控制器,实现对截割臂摆速的高效调控。建立了掘进机截割臂数学模型,在MATLAB/Simulink中搭建了截割臂自适应截割仿真控制系统,仿真结果表明,控制系统具有较快响应速度及较高控制精度。基于贝加莱Automation Studio软件搭建掘进机机载自适应截割控制系统,在石家庄煤矿机械有限公司模拟巷道中采用EBZ135型掘进机进行了模拟截割实验,实验结果表明,所提出的控制策略能够根据截割载荷变化实现对截割臂摆速的高效自适应调控。     

掘进机远程智能监控平台设计应用

针对煤矿井下综掘工作面掘进机工作环境恶劣、危险系数较大的问题,基于DSP技术设计掘进机远程监控平台.监控平台通过CAN总线通讯获取掘进机机身位姿、截割轨迹、截割臂状态等信息,经掘进机控制模型以及运动学解算后完成对真实掘进机的控制.试验结果表明,该远程监控平台可将掘进机截割头摆角误差控制在0.68°以内,可实现远程自动截割功能,实际截割轨迹效果较好.     

深空撞击器结构设计与侵彻数值模拟

设计了一种用于深空探测的撞击器结构,并借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对其侵彻性能进行了数值模拟。根据主要技术指标要求设计了撞击器结构,建立了撞击器撞击混凝土靶标的数值仿真模型,混凝土靶标模型材料采用HJC本构模型,对撞击器垂直侵彻靶标与斜侵彻靶标进行了仿真。仿真结果表明,当该撞击器在撞击初速度700 m/s下,倾角15°攻角5°范围内侵彻深度可达到1 m以上,最大过载为41 671～45 530 g。数值模拟所得过载数据为后续内部载荷强度设计提供了参考。     

曲柄摇杆机构中摇杆摆角的调节及其应用

阐述了平面四杆机构演化之一型式——曲柄摇杆机构中摇杆摆角的控制。定量地计算在一些特殊角度0°、15°、30°、45°、60°、75°及90°时,具体怎样调节曲柄与连杆的长度来改变摇杆摆角的大小及改变摆角的位置。并且介绍了在实际应用中,如何在机械结构上通过调节曲柄与连杆的长度进而改变摇杆摆角的大小或者改变摆角的位置。     

一种新型超短基线换能器定位装置的设计与研究

为提升超短基线水声定位系统的定位精度,设计了一种新型超短基线换能器的定位装置。该装置采用双出轴多排链结构进行动力传递,用直线导轨进行主轴导向和定位,并用大型自密封滑动轴承进行定向。采用ANSYS进行有限元分析,确定定位主轴在伸出船体3 m并且船体运动不大于6节航速时,其偏摆角在0.1°以内,远小于当前超短基线定位系统1°偏摆角的要求,并且垂直定位精度在0.2 mm以内。陆上模拟试验,也证实了设备的性能可靠,维修保养方便。实践证明:该设计方案定位精度的提升有利于提升超短基线整体系统定位精度。     

基于ADAMS/CAR的麦弗逊式悬架的建模与仿真

欲对某一紧凑型三厢轿车的麦弗逊式前悬架系统总成的一些主要性能进行事先的预测和评估,在ADAMS/CAR中,对其麦弗逊式前悬架系统总成进行了建模,对所建的麦弗逊式前悬架系统总成进行双轮同向激振仿真实验。仿真结果表明,车轮在-50 mm～50 mm范围跳动变化时,主销后倾角的变化范围为2.36°～2.73°,主销内倾角的变化范围为7.21°～8.31°,前轮外倾角的变化范围为1.12°～-0.37°,前轮前束角的变化范围为-0.82°～0.75°,从仿真结果来看此车型的前轮定位参数符合设计要求。仿真分析结果为进一步改善悬架系统的性能、缩短产品的开发周期提供了参考。     

面向掘进机的超宽带位姿检测系统精度分析

为实现悬臂式掘进机的无人化作业,提出了一种基于超宽带(UWB)测距技术的位姿检测方法;通过分析悬臂式掘进机工况环境及局域定位技术原理,设计了UWB位姿检测系统,该系统利用4个搭载UWB模块的移动基站机器人对机身节点进行测距,经过解算测距信息得到掘进机位姿参数;并开展了狭长封闭巷道中的UWB测距精度验证实验,仿真分析了基于直接解析法和基于Caffery算法的系统位姿精度。研究表明UWB模块在狭长封闭巷道中的测距精度可达2 cm,系统三轴定位精度在10~95 m的狭长封闭空间中从4 mm~3 cm呈线性增加,系统航向角、俯仰角、横滚角精度从0.2°~1.5°呈线性增加,满足悬臂式掘进机位姿检测精度要求,为掘进机自主巡航的实现提供了基础。     

4105QB柴油机摇臂的有限元分析与计算机辅助优化设计

采用三维单元对4105QB高速柴油机配气机构的摇臂进行有限元静力分析,求出摇臂在不同摆角时的刚度和等效质量。在机构动力分析时,用当量刚度和当量质量代入,这样既使机构动力学分析得到简化,又保证了摇臂的计算精度,为摇臂的优化设计提供了翔实可靠的理论依据。     

复杂工况抽油机变频控制中游梁摆角高精度测量技术研究

针对实际油井工程中游梁式抽油机变频调速的控制问题,为了给其电机速度曲线优化提供高精度的摆角信息,以达到提高变频控制效率及稳定性的目的,设计了用于变频控制器的高精度实时游梁摆角测量系统.在复杂工况条件下,为了提高系统测量精度,采用了防脉冲干扰的移动平均滤波法以及分段补偿温度漂移等技术;同时为了有效消除安装误差,提出了摆角测量系统在线标定方法;最后对游梁摆角进行了静态及动态试验.实验及研究结果表明:在实际抽油机-50°～+50°的摆幅内,系统测量精度达到±0.15°,零偏为±0.05°,且抗振效果非常明显,该系统能够满足油田恶劣工况下电机控制系统变频优化调速的使用要求.