综掘巷道超前支架相似实验样机理论与实验研究

为了在实验室条件下,对综掘巷道超前支架进行动静力学实验分析,根据物理学相似关系,建立了超前支架原型机与实验样机的相似准则,确定了实验样机的主要参数,建立了实验样机。通过线性系统振型叠加的理论方法对实验样机进行了模态分析,并与模态实验结果进行了对比。通过理论方法对顶板在无支护、超前支架单组支护和双组支护下的力学特性进行分析,并与建立的实验平台得到的实验数据进行了对比分析。研究结果表明,模态分析的理论与实验结果误差最大值为12.57%,支架与顶板耦合力学的理论与实验结果误差最大值为14.80%,均低于20%,满足研究误差要求,验证了研究结果的可靠性。     

基于超宽带定位的掘进机姿态监测仿真与实验研究

考虑到目前煤矿井下掘进机姿态监测与定向装置自动化程度低,测量精度低等问题,对一种基于UWB定位技术的掘进机姿态测量方法进行研究,该方法通过跟随掘进机同步移动的测量装置实现掘进机与测量装置在巷道内交替进行姿态监测。通过Matlab仿真软件和实验方法对姿态测量技术进行实例分析,结果验证该方法的可行性。研究结果表明：增加基站与标签距离会降低姿态测量精度,因此需要合理设置掘进机与测量装置的间距;增加标签与标签距离会提高姿态测量精度,因此需要合理设置标签的安装位置;标签Z轴的测量精度较低,会影响姿态测量的精度,可通过融合多种测量技术的办法来提高掘进机姿态测量的精度。     

超前支架相似实验样机研制及其与顶板耦合力学实验

针对大型综掘巷道超前支架体积大,不易于在实验室中对其进行全面动力学特性以及其与围岩耦合力学特性的实验研究等问题,根据相似理论,建立缩比为1∶8的相似实验模型样机。并建立了模拟巷道顶板的实验平台和测量基准框架。对超前支架和顶板耦合系统进行力学实验,测量在无支护和有支护,静态加载和动态加载情况下,顶板和支架顶梁的变形和受力情况。最后对模型样机进行模态实验分析,测得两者前6阶的固有频率以及各阶的模态阵型。通过基于相似理论搭建的实验样机和实验平台能够实现在条件有限的实验室条件下对超前支架进行静、动力学实验和测试,有助于节约设备研发成本以及提高设备质量。     

卡链工况下刮板输送机扭摆振动特性分析

考虑到常规研究刮板输送机卡链工况时仅考虑双侧同样载荷卡链工况,主要研究单侧卡链工况及其对刮板链条体系扭摆振动特性的影响。对卡链故障的产生原因以及卡链载荷的模拟施加方式进行了分析。研究了刮板输送机卡链工况的力学模型,选用Voigt模型建立刮板输送机扭摆振动动力学模型,使用Matlab软件建立动力学方程和状态方程,对建立的动力学方程构造出函数子程序,实现动力分析的前处理。通过仿真分析得到卡链位置前后物料不同的4种工况下刮板链条体系扭摆振动速度、加速度以及张力情况,并进行了实验验证。研究结果可知,卡链过程会引起刮板链条体系强烈的扭摆振动,并且初始时候无物料情况下,扭摆振动更明显。前后方均有物料情况下,扭摆振动稍有减弱。     

基于物料分布特征的刮板输送机运行阻力分析

考虑到常规的链条安全系数是按照两个链条共同承受外界载荷来计算的,而实际情况是两根链条载荷是不均匀的,因此研究了基于考虑物料分布特征的刮板输送机运行阻力计算方法。对煤块物料与中部槽底板的摩擦阻力、煤块物料与挡煤板摩擦阻力以及移动的煤块物料与煤壁侧静止物料的摩擦阻力进行理论推导。得到刮板和链条在运行时,不同负载情况下的运行阻力计算公式。依托国家能源局研发(实验)中心建设的综采成套装备模拟实验台对基于物料分布特征的运行阻力计算方法进行实验研究。研究结果表明：本计算方法与实验数据误差在允许范围内。基于考虑物料分布特征的刮板输送机运行阻力计算方法可为后续进行偏置载荷影响下的链条寿命预测、安全系数计算等提供依据。     

基于PID的掘进机横摆速度智能控制

为实现掘进机横摆速度的有效控制,提出一种基于神经网络的PID智能调速系统。首先,利用MATLAB神经网络模块建立了掘进机横摆摆速v与煤岩坚固性系数f、截齿截深B的拟合模型,并选取了16组数据对拟合模型进行残差分析,结果显示拟合的横摆速度最大残差为0.005 m/min,证明了拟合模型的精准性。然后,在已建立的神经网络拟合模型基础上,基于PID控制技术建立了掘进机摆速的智能调速系统。最后,以煤岩坚固性系数为8、截割深度为0.6 m的工况为例,分析了煤岩坚固性系数f突变情况下智能调速系统的横摆速度。结果表明:掘进机的横摆速度能够快速、准确地随着煤岩坚固性的改变而自动调节。证明该智能调速系统的有效性和优越性,为掘进自动化的研究提供理论参考。     

基于改进型ANFIS的磁致伸缩液位传感器温度补偿

考虑到磁致伸缩液位传感器在温差变化大的环境中温漂现象严重,且产生温漂的多种因素与温漂的程度呈非线性关系,难以用数学模型表达等问题,建立基于改进型ANFIS的温度补偿系统。该系统采用附加动量算法不断修正ANFIS中的前题参数以避免采用梯度下降算法时易陷入局部极小,训练速度较慢等缺点,提高系统的忽略网络中微小变化的能力。为了验证该温度补偿系统的性能,将其与基于PSO-LSSVM模型和基于BP神经网络的温度补偿系统相比较。分析与实验结果表明,改进型ANFIS模型的温度补偿的最大误差为0.88%,平均误差为0.65%,远小于另外两种补偿方法。使用了改进型ANFIS的温度补偿方法具有较强的泛化能力,能够有效消除温度对磁致伸缩液位传感器的影响。     

换向阀启闭特性对流量测量试验的影响分析

针对航空液压泵流量测量系统中换向阀的启闭特性对流量测量准确性影响较大、启闭过程耗时不等造成测量误差等问题,分析了换向阀在测量系统中的工作原理,针对换向阀建立了流量及阀芯的力平衡数学模型。利用AMESim软件建立了系统仿真模型并对其进行仿真研究,得到了不同系统压力和不同转速下,换向阀启闭过程对系统流量测量的影响,为进行现场测试提供了理论依据。同时,对不同型号、不同工况下被试液压泵的大量试验结果与仿真结果进行了比较,发现两者基本一致,试验结果为航空液压泵流量测量系统的设计提供了理论依据以及实际测试数据的支持。     

截割头几何因素影响下的巷道表面形貌特征与建模

考虑到纵轴式掘进机截割头运动轨迹直接影响巷道成形表面形貌特征,分析了截割头截割巷道得到的巷道外轮廓的创成机理,运用机器人运动学分析方法确定掘进机截割头在巷道空间坐标系内的坐标,构建截割头截割巷道外轮廓的数学模型;通过数值计算分析截割进给量、截割角度、截割头形状、截割头半径及截割头锥角等参数对截割表面形貌特征的影响规律。研究结果表明：“球冠+圆柱”式截割头截割得到的巷道表面最不平整,“球冠+圆锥+圆柱”式截割头截割得到的巷道表面最为平整;随着截割升降角度和截割进给量的减小、截割头球冠半径和截割头圆锥角的增大,截割得到的巷道平整度提高;截割升降角度越大,越需要对巷道平整度进行精确控制。     

9P-150型膨化机膨化螺杆载荷及磨损仿真研究

针对9P-150型单螺杆秸秆膨化机膨化螺杆因磨损严重而导致的寿命较短问题,研究螺杆在磨料属性确定条件下的受力分析及磨损机理,通过分析秸秆磨料与螺杆摩擦与磨损的行为机理,建立螺杆磨损的数学模型.利用Edem软件对螺杆受力及磨损情况进行模拟,模拟结果与实际情况一致.所得结论将为研究螺杆受力及磨损状况的优化打下理论基础.