煤矿井下定位导航技术研究进展

煤矿井下为完全封闭空间,面临着复杂的电磁环境,也没有卫星导航信号辅助实现设备和人员的定位,导航难度很大。基于《煤炭行业绿色矿山建设规范》中建设智能化矿山的基本要求,介绍了现有定位导航技术并进行对比,分析了地下定位导航策略的组合类型,回顾了地下定位导航滤波和位置估计算法的最新研究成果,最后提出和展望了井下设备自主定位与导航技术及相关算法的发展方向。     

基于变系数电感模型开关磁阻电机四象限无位置传感器技术

开关磁阻电机相电感具有明显的非线性,随饱和情况不同相电感形状发生明显变化。研究了忽略三次以上谐波电感模型系数随电流变化关系,提出了基于变系数电感模型的无位置传感器控制策略。利用电机变系数电感与转子位置角度之间的关系,构建了基于DSP数字信号处理器的四象限无位置传感器控制系统。采用软件完成了上述转子位置估计模块,实现对开关磁阻电机的无位置控制。通过实验对该方法的可行性进行了验证,结果表明该方法估计转子位置精确、象限间切换准确可靠,系统具有良好的静态和动态性能。     

基于微元体动力学的压缩空气泡沫射流轨迹研究

压缩空气泡沫喷射轨迹是影响泡沫灭火效能的关键因素之一.针对目前缺乏准确的泡沫射流轨迹模型的问题,基于质点运动学、流体力学、外弹道学理论,并结合试验数据对参数修正,提出压缩空气泡沫经消防水炮喷射轨迹的理论预测模型.采用四阶Runge-Kutta算法对泡沫射流微元体动力学微分方程进行求解,利用MATLAB软件进行泡沫射流理...     

水下跨介质射流破岩性能试验研究

针对水下岩石破碎过程中存在环境阻力大、破岩效率低等问题,提出一种水下气体辅助水射流的跨介质射流破岩新方法。在分析水下气体辅助水射流基本特性的基础上,搭建了可模拟气体辅助水射流破岩试验系统,探究了工作参数和喷嘴结构参数对水下气体辅助水射流破岩性能的影响,结果表明：岩石破碎是由水相水锤压力与气相空泡溃灭微射流共同作用的结果。在研究范围内,气流压力小于0.4 MPa时,气相空泡溃灭微射流引发的岩石破碎对气流压力的变化更敏感,而大于0.4 MPa时,水相水锤压力造成的岩石破碎对气流压力的变化更敏感。外喷嘴收缩段结构的变化对空泡发育的影响与其对射流冲击动压的影响相比较小,增大外喷嘴出口直径,射流的集束性出现先增加而后减小的趋势;随着外喷嘴直线段长度的增加,水下气体辅助水射流中空泡发育程度逐渐增强,但由气、液动量交换和摩擦阻力引起的能量损耗随之增加。与普通淹没射流相比,气体辅助可使得水射流破岩体积最大提高约1.5倍,比能耗则降低40%。随着气流压力的升高,岩石破碎体积先增大后减小,最佳取值为0.4 MPa;延长冲蚀时间,岩石破碎体积随之增加且有逐渐减缓的趋势,冲蚀时间设为30 s可兼顾水下气体辅助...     

采煤机行走机构动态啮合特性分析

为分析渐开线采煤机行走轮与Ⅲ型销轨的动态啮合特性,基于ANSYS/LS_DYNA建立行走机构动态啮合过程数值分析模型,以牵引阻力和行走速度为变量研究行走机构动态啮合特性,得到动态啮合时行走速度波动、节线和齿根受力的变化规律．研究结果表明：牵引阻力对行走机构速度波动和节线及齿根受力规律影响显著,随着牵引阻力增大,啮合点在节线附近时对应齿面应力相对较低,但整个啮合过程中应力波动增大;行走速度变化对速度波动持续时间有较大影响;随着行走速度增大,各项载荷峰值呈现先减小后小幅增大的现象,且到达峰值后衰减加剧．     

不同齿身锥度和合金头直径截齿的截割试验

为研究不同截齿的截割性能,研制了5种不同形状的截齿;并在自制的截割试验台上对5种截齿进行试验,分析了不同截齿截割产生的采煤机滚筒扭矩的最大值、最小值、均值、方差等参数;对截落煤岩的块度进行分级处理,研究不同截齿截割块煤率的大小以及截落煤岩的块度分布规律.分析结果表明：不同形状的截齿,随着截齿合金头直径、齿身锥度的变化,其截割力、块煤率的变化是不同的.阶梯型截齿随着齿尖合金头直径减小、齿身锥度增大,其截割力减小、载荷波动增大、块煤率下降;齿身锥度、合金头大小与截齿截割力的关系服从指数分布,截割煤岩的块度也服从指数分布.对于锥型截齿,当齿身锥度较大、合金头较小时,其截割力较小、载荷波动较小、块煤率较大.     

螺旋钻采煤机钻头固有特性研究

为了给螺旋钻采煤机钻头的设计及改进提供参考依据,在对钻头的载荷波动频率进行理论分析基础上,采用有限元法对钻头的固有特性进行了仿真研究。提取了钻头的前六阶固有频率和振型,并对其进行分析,分析表明:钻头截割载荷的最高波动频率远低于钻头最小固有频率,该载荷不易激起钻头的共振;钻头各阶振型主要表现为钻头前部端盘和肋板的振动,进行钻头设计时,应提高该部分的刚度和强度;钻头沿垂直于轴线方向的摆动和扭转振型会严重影响钻头的定向钻进性能,设计时应重点避免。     

螺旋钻采煤机钻头截齿载荷特性研究

为了研究螺旋钻采煤机钻头上镐型截齿的载荷特性,进而为钻头的设计提供参考依据,采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA建立了单齿钻进截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了钻进工况下截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明：钻头上截齿的截割工况为半封闭式切削,截齿会承受极大的进给阻力;截齿截割阻力随截割角的增大以二次函数形式减小,随倾斜角的增大以指数函数形式呈现先稳定后急剧增大的趋势;截齿进给阻力与截割角成指数函数关系,与倾斜角成线性关系,随截割角和倾斜角的增大而减小;在避免齿体与煤体干涉条件下,截齿宜选用较大的截割角度;为使钻头截齿拥有良好的截割性能和钻进性能,截齿倾斜角不宜超过30°。      

基于WPSV和BPNN的煤岩识别方法研究

为解决综采工作面无人开采和采煤机滚筒自动调高的实际工程问题,提出了基于小波包奇异值(WPSV)和BP神经网络(BPNN)的煤岩界面识别新方法。利用WPSV构建特征向量,再与BPNN结合进行煤岩界面自动识别。首先使用传感器采集采煤机滚筒截割煤岩的扭矩信号,对扭矩信号进行小波包变换(WPT),获取信号的小波包分解系数,得到小波包分解系数重构信号矩阵;然后并对该矩阵进行奇异值分解(SVD),获取主要WPSV,构建奇异值特征向量;最后将该特征向量输入BPNN中进行煤岩界面自动识别,并与传统方法进行了对比,结果表明:该方法具有更高的准确率,能有效地判断采煤机滚筒的工作状态。