在线建模的开关磁阻电机四象限运行无位置传感器控制

基于在线建模提出了一种开关磁阻电机无位置传感器控制方法。建立了以相电流和磁链为输入、转子位置角度为输出的径向基神经网络模型,以轴编码器实时获得的转子位置角度为学习样本,对开关磁阻电机进行了在线建模。提出了静止状态下激励脉冲法与运行状态下滑模观测器相结合的四象限运行无位置传感器控制策略,实现了电机无传感器运行。实验结果表明,电机转子位置估计误差小于2,象限间切换可靠,具有良好的动态和静态性能,为大功率开关磁阻电机无传感器控制提供了一种易于实现的方案。     

钻式采煤机新型工作机构的研究

针对目前三钻头钻式采煤机的工作机构存在采煤效率低的问题,研究了一种采煤效率较高的新型四钻头工作机构。在确定传动方案的基础上,设计了其结构形式,并对2种工作机构的截割性能进行了分析。研究结果表明,新型工作机构在截割效率、截割比能耗方面均优于原工作机构,为极薄煤层的开采提供了一种新的有效截割机构。     

基于红外热像的夹矸巷道断面记忆截割试验研究

夹矸煤巷掘进过程中,截割夹矸会引起载荷突变,导致截齿严重磨损与机体剧烈振动,进而增加悬臂式掘进机的故障率,降低其使用寿命。为保证夹矸巷道断面截割平稳性,提高掘进设备服役可靠性,提出"红外热像+记忆截割"的掘进机避矸截割策略。考虑截齿磨损特征,分别对未磨损及存在磨损截齿截割热封闭系统进行解析,建立截割产热与煤岩强度数学关系模型,证明采用非连续截割温升判断煤岩强度合理性;对不同配比岩样进行摆进截割试验并获取截割红外热像及温度信号,分析稳定阶段截割温度随煤岩强度的变化规律,验证基于截割温升区分巷道断面的夹矸的可行性;以掘进机截割试验台为基础,以上一轮截割获取的红外热像及截割温度信号为依据,以避开大块矸石为目标,研究基于红外热像的夹矸断面记忆截割过程。研究结果表明:与未磨损截齿相比,存在磨损截齿截割产热包含煤岩受截齿挤压剪切产热、煤岩与截齿前刀面的摩擦产热、煤岩与截齿后刀面的摩擦产热,截割温升总量与煤岩强度成呈正相关关系;随着岩样强度的增大,平均截割温度,最高截割温度及平均截割温度变化幅值均呈现增大趋势,证明了采用红外热像识别巷道断面夹矸可行性;截割头截割夹矸位置时,红外热像特征及截割温度变化...     

多自由度自动喷浆机械臂运动分析及路径优化

喷浆支护具有支护强度高、支护成本低等特点,已广泛使用于煤矿井下巷道掘进与支护中。为实现巷道喷浆支护作业全自动化,解决喷浆质量差、生产效率低等问题,设计并实现一种灵活性高的多自由度冗余喷浆机械臂。基于D-H法建立多自由度喷浆机械臂运动学模型,通过正逆运动学分析得到了多自由度机械臂的空间位姿变换矩阵,为喷浆作业自动控制奠定了基础;以受喷面的均匀度为目标,采用环境网格法建立喷浆路径规划模型,对喷浆路径规划进行研究并统计受喷面覆盖程度,分析喷浆直径、喷浆横移距离等运动参数及运动形式对喷浆效果的影响;此外,搭建了多自由度喷浆机械臂控制系统并进行了运动控制试验,以验证自动喷浆机械臂的控制性能。研究结果表明建立的运动学模型可准确描述机械臂空间运动,在运动控制试验中获得的位姿参数θ₁,θ₂与θ₃误差较大,其余误差较小,基本满足控制性能要求;重复喷浆区域集中于喷浆路径相交位置,未喷浆区域存在于喷浆区域的外围,可采用"喷帮"方式对未喷浆区域进行补喷;喷浆直径与喷浆横移距离共同影响着喷浆区域的均匀性,喷浆运动形式从l=D运动变化到l相似文献   

滚刀振动切削岩石动力学特性

为深入研究滚刀振动切削岩石动力学特性，开展了滚刀与岩石互作用力特性以及振动引入对滚刀切削破岩影响的分析，实验结果表明：切削破碎载荷呈近似的刚度双折线特征，滚刀与岩石之间存在弱接触和局部切削行为，适当的振动引入可以明显地提高滚刀切削破岩效率和降低滚刀扭矩。进而，基于弹簧、阻尼、质量块以及滑动器建立了滚刀振动切削岩石动力学模型，构建了包含滚刀与岩石之间五种相互作用形式的连续无量纲方程组，运用四阶龙格-库塔法求解微分方程组，获得了不同参数组合下系统的分岔图、速度、位移、庞加莱截面和相空间轨迹等，结合实验研究表明：所建立的动力学模型能够较好地重现滚刀振动切削岩石过程；破岩系统主要存在周期和混沌运动状态，混沌运动时破岩系统相空间轨迹杂乱，相轨迹没有确定的形状周期，位移和速度随时间变化也没有明显规律，破岩效率一般较低；当静态力、激振力幅值以及激振频率改变时，系统的运动状态和岩石破碎效率也随之发生变化，分析滚刀速度分岔图、岩石破碎位移获得了给定条件下静态力、激振力幅值以及激振频率的较优范围，它们对应的系统运动状态总是为P-1-I-1-Pr-1（滚刀在一个激振周期内碰撞岩石一次，且阶跃性破碎岩石一次）...     

基于听觉特征融合的煤矸识别方法研究

针对强噪声背景下综放开采过程中垮落煤矸难以识别问题,提出了一种融合低级听觉特征Mel频谱和高级听觉特征听觉神经递质发放率的煤矸识别方法。首先,根据煤矸垮落冲击液压支架尾梁声音信号频谱特点,基于听觉神经滤波器组模型构建了适用于煤矸识别任务的听觉模型;然后,利用听觉模型对煤矸垮落声音信号进行分析,获得听觉神经递质发放率;再次,将听觉神经递质发放率与通过Mel频谱提取的峰值特征进行融合,得到煤矸声音听觉感知图;最后,基于所构建的听觉感知图,利用ConvNeXt模型进行煤矸识别。试验结果表明,采用融合听觉特征的煤矸识别方法在不同信噪比下均具有较高的识别准确率;其优越性在背景噪声较大的工况下(信噪比为-5 dB)尤为明显,准确率仍能达到91.52%,显著优于以低级听觉特征和频谱图作为识别特征和利用时频域特征结合机器学习的煤矸识别方法,验证了融合听觉特征的煤矸识别方法对噪声具有优越的鲁棒性。     

薄煤层采煤机鼓形滚筒装煤性能研究

为解决薄煤层采煤机装煤效果差的问题,对鼓形滚筒进行优化设计,提出将累积装煤率作为评价采煤机装煤能力的指标,采用离散元法对传统滚筒与鼓形滚筒进行装煤效果的仿真研究,分析了传统滚筒与鼓形滚筒的装煤效率,最后对2种滚筒装煤效率和块煤率进行试验研究。试验结果表明:随着鼓形滚筒筒毂锥顶半角β的增大,其装煤效率呈现出先增大后减小的趋势,且当筒毂锥顶半角β=10°时,鼓形滚筒的装煤效率最高;与普通形滚筒相比,所优化设计的鼓形滚筒的截割比能耗更小、块煤率更大、装煤效率更高。研究结果可为薄煤层采煤机滚筒的选择和设计提供参考依据。     

Method to determine installing angle of conical point attack pick

In order to obtain the determining method of the installing angle and decrease the performance indices (cutting force and wearing rate) of the pick, the relationships among the installing angles (impact angle, inclination angle and the skew angle) were studied, and the static model of installing angles of the pick was built. The relationships among the impact angle, the tip angle of pick and the kinematics parameters of the pick were built, too. Moreover, the mechanic models of the maximum clearance angle and the wearing angle of the pick were set up. To research the relationships of the installing angles and the change law of the wearing angle along with the kinematics parameters, the simulation was done. In order to verify the correctness of the models, the cutting experiments were done by employing two picks with different pick tip angles. The results indicate that, the cutting force is the smallest when the direction of the resultant force of pick follows its axis, and the relationship derived among the installing angles should be satisfied. In addition, to decrease the cutting force and the wearing of the pick, the tip angle of pick should not be larger than the half of the difference between the minimum wearing angle and the impact angle of the pick, and the clearance angle must not be less than zero.     

自振脉冲射流预制裂隙对机械刀具破岩过程温度影响特性

针对硬岩巷道掘进过程中机械刀具磨损加剧问题,利用高压水射流破岩系统以及机械刀具截割破岩试验系统,建立评价自激振荡脉冲射流预制裂隙情况下机械刀具破岩性能参数指标,研究了不同自激振荡喷嘴结构参数(振荡腔腔长、截面锥角)以及工作参数(系统压力、横移速度)对机械刀具降载减磨特性的影响规律,分析了自激振荡脉冲射流预制裂缝对机械刀具破岩过程中截割载荷与刀具温度的影响特性,试验结果表明,截割载荷与刀具温度均随射流系统压力的增加而降低,随振荡腔腔长与截面锥角的增加呈先升后降的变化趋势,随横移速度的增大而逐渐增大。相对于无预制裂隙情况下的截割载荷,当系统压力处于30,40,50以及60 MPa时,机械刀具截割载荷减小率分别为15.12%,20.84%,27.01%以及29.24%。当截面锥角分别为90°,120°,140°,160°及180°时,截割载荷受力变化率分别降低了22.87%,27.27%,31.13%,33.82%及29.78%。对于横移速度分别为4,6,8,9及10 m/min的截割载荷变化率分别降低了43.6%,35.3%,32.9%,31.1%及30.7%。当射流系统压力、振荡腔腔长、...     

基于遗传算法的螺旋钻采煤机传动部优化设计

利用遗传算法在非线性规划问题优化中的优越性,对螺旋钻采煤机传动部减速器以体积最小建立数学模型,并进行优化得到优化解。其体积的减小对整机体积减小和巷道宽度减小有重要意义。