矿用纯电动防爆车辆续驶里程提升技术研究

为解决纯电动防爆车辆在煤矿井下实际运用时续驶里程不足的问题,通过分析纯电动防爆车辆的系统构型,研究了限制其续驶里程的主要影响因子。从降低车辆整备质量和提高系统工作效率2个方面,分别介绍了防爆圆筒薄壁蓄电池箱技术、空气弹簧悬架技术、新型多功能驱动桥技术及节能液压制动技术的特点及使用效果。上述技术在车辆设计中的实际应用使纯电动防爆车辆成本降低约9万元的同时,实现其续驶里程平均提升15%,有效推动了纯电动车型在煤矿生产中的推广应用,顺应了绿色矿山的发展趋势。     

防爆锂离子蓄电池无轨车辆节能控制技术研究

针对防爆锂离子蓄电池无轨车辆续驶里程不足,影响其在实际生产中推广使用的问题,提出应在其设计中采用节能控制技术以降低整车能耗。根据防爆锂离子蓄电池无轨车辆系统构型的特点,分析了三种节能技术:防爆锂电池管理技术、再生制动与液压制动协调控制技术以及油泵电机节能控制技术。并在防爆锂电池无轨车辆设计中采用了上述技术,实现车辆系统能耗降低20%,续驶里程平均提升15%,可有效促进该新能源车型的推广。     

5自由度机器人手臂三维建模及运动仿真

介绍了机器人的研究现状和发展趋势,通过Pro/Engineer软件建立了结构简单的娱乐型5自由度机器人手臂的3D模型并进行了手臂的运动仿真。本课题中机器人手臂的结构设计及仿真,为机器人手臂的设计提供借鉴和参考依据。     

煤矿无轨辅助运输车辆动力与传动技术研究

根据动力形式的不同,当前煤矿无轨辅助运输车辆动力传动系统主要采用防爆柴驱传动技术或防爆电驱传动技术。通过分析两种动力系统的技术现状及其典型传动系统的布置形式和结构特点,指出了防爆柴驱车型因防爆柴油机尾气污染问题而发展受限,而防爆电控燃油喷射技术及防爆电液控制技术在该类车型动力传动系统中的应用可有效降低系统排放、提高传动效率,是实现防爆柴驱车辆节能减排的关键技术。但防爆电驱车型受制于续驶里程不足,维护使用成本过高等问题,短期内难以规模化应用。为此,隔爆型永磁同步电动机及分布式电驱动技术因具有高效节能、易于布置等特点,是该类车型动力传动技术的发展趋势。     

矿用铰接四驱车辆过桥结构可靠性提升方法研究

矿用铰接四驱无轨胶轮车作为煤矿辅助运输的重要车型,因其路况适应性好,转弯半径小等特点在煤矿井下应用广泛。但部分车型的过桥结构存在故障率高、可靠性低的问题。通过分析过桥的结构特点,同时进行车辆台架运行实验取得实验数据,分析出在高速运行时轴承温升过快是导致过桥结构产生故障的主要原因。通过增大过桥轴向安装间隙以及更换大游隙轴承的方法对过桥结构进行改进。实验结果表明该方法有效改善了过桥在高速运行时的温升过快情况,提高了过桥结构的可靠性,延长了车辆的使用寿命。     

变频法煤巷超前探测仪接收模块仿真

变频法煤巷超前探测仪是一种基于双频激电法煤巷综掘超前探测技术的物探仪器,用于探测并预报煤巷掘进面前方隐伏的有害地质构造。该仪器主要由发射模块和接收模块组成。利用Simulink建立了变频法煤巷超前探测仪接收模块的仿真模型,并将其发射模块产生的模拟激发电流接入该模型中,可计算得到探测预报所需的激电参数,从而印证仪器接收模块结构设计的正确性,为仪器样机的开发提供了依据。     

矿井轮式物料运输机器人设计

为实现煤矿井下物料标准化装载、智能化配送、自动化转运和无人化运输的连续型辅助运输工艺,解决当前煤矿无轨辅助运输存在的系统能耗高、尾气污染严重、自动化和信息化水平落后,难以满足标准化、智能化的现代物流要求等问题,提出了一种矿井轮式物料运输机器人的设计方案,其具备清洁动力、环境感知、定位导航和自动驾驶等功能,可作为煤矿智能辅助运输系统的运载平台。该方案采用模块化设计将运输机器人的行走、装载等基本功能划分为独立的单元模块,根据不同需求进行组合,完成多种作业任务,达到减少车型种类,增加部件通用性的目的,为实现矿井物料运输的标准化和无人化提供装备基础。(1)针对煤矿巷道的特殊工况和物料运输需求,提出了该型机器人的技术指标和总体架构,明确了各系统的层级关系和单元组成。(2)介绍了作为机器人主要功能载体的行走底盘的结构形式和技术特点,进行了动力系统的匹配设计,并通过建立底盘运动学模型和相应的微分方程,提出了预测机器人行驶状态的描述参数和控制变量。(3)介绍了机器人环境感知、无线通讯和自主定位等系统的设计方案：环境感知系统综合采用RGB-D深度相机和平面激光雷达等多种传感设备,实现机器人在巷道运行时的...     

变频法煤巷超前探测仪发射模块仿真

为解决当前煤巷掘进过程中严重制约掘进效率的探、掘之间速度不匹配问题,研制了变频法煤巷超前探测仪。仪器主要由发射模块和接收模块构成。利用SIMULINK强大的仿真建模能力,先完成仪器的仿真开发、模拟试验、改进设计等,再进行样机制造,从而节约成本,缩短开发周期。阐述了仪器的基本原理,重点介绍发射模块的仿真研究工作,包括发射模块的功能、构成和模型,完成了发射模块的SIMULINK仿真,得到了设计的发射电流波形。     

煤矿辅助运输机器人关键技术研究

针对煤矿辅助运输机器人移动速度较快、行驶路线多变、行驶路面情况复杂等特殊工况,给出了煤矿辅助运输机器人的结构形式和技术架构:采用无驾驶室的结构设计,以自动驾驶系统为控制中枢,以轮式防爆线控动力底盘为移动平台,通过可更换的多种上装载具,实现不同物料在井下运输的无人化。针对煤矿辅助运输机器人的环境感知、定位导航和路径规划三大功能,提出了相应的解决方案:①矿井低照度环境下的机器视觉增强及感知融合技术:通过深度相机红外成像技术和平面激光雷达探测技术相结合的方式实现机器人的环境感知功能;②煤矿井下受限空间内的无线通信及定位技术:利用物联网无线通信定位和即时定位与地图构建(SLAM)技术相结合的方式实现机器人执行运输作业时的主动精确定位;③矿井复杂地质条件下的路径规划及避障机制:利用最短路径搜索算法和动态窗口算法分别实现该机器人的全局路径规划和局部路径规划功能。     

矿用防爆电驱车辆动力电池技术研究

根据适用车型的不同,矿用动力电池主要有煤矿用特殊型铅酸蓄电池和隔爆型锂离子蓄电池。通过分析两种技术的适用范围及主要特点,分别介绍了两种技术在各自典型车型上的应用方案。研究结果表明：煤矿用特殊型铅酸蓄电池技术较长时间内仍将是井下重型作业车型的主要能源系统解决方案,而隔爆型锂离子蓄电池技术因增加隔爆外壳后重量增加明显,造成其能量密度高的特点难以充分发挥,当前只适用于小吨位运输车型,有效增加隔爆后电池组的比能量和提高电池管理系统的可靠性是该技术的主要发展方向。