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