基于滤膜称重法的自动化粉尘质量浓度检测装置的研究

传统滤膜称重法操作过程繁琐、检测周期长,且自动化程度低,虽精度高但无法满足粉尘质量浓度实时检测需求。设计了粉尘质量浓度自动检测装置,通过建立温湿度补偿模型,替代手工称重法中采样后滤膜烘干的步骤,进一步缩减粉尘质量浓度检测时间以及粉尘质量浓度检测装置体积。搭建试验样机并调试实验,结果表明,煤矿井下常用的CCZ-20A型粉尘采样器与本装置检测得到的粉尘质量折算浓度经过计算其标准偏差在5%以内,一元线性回归拟合分析下的实验数据拟合相关性较好。为进一步提升装置的检测精度,研究基于傅里叶级数、线性拟合以及周期拟合相结合的误差补偿方法,设计出装置浓度计算流程并代入原始数据中,将该装置检测浓度误差由原始的(-7.20%,-1.26%)集中至(-3.64%,3.65%)。引入装置浓度计算流程后进行多次对比实验,实验结果显示装置浓度检测误差均在此区间内,验证了装置浓度计算流程的可靠性。该装置缩短了粉尘质量浓度检测所需时间,同时检测误差控制在合理的范围内,进而为滤膜称重法在粉尘质量浓度在线监测方面的研究提供一定的参考。

基于TRIZ的全断面铺锚支机器人结构创新设计

为解决煤矿巷道掘进过程中支护、铺网、钻孔及锚固等工序自动化水平低、难以高效协同等技术难题,基于TRIZ理论,开展全断面铺锚支机器人的结构创新设计。通过九屏分析法、功能模型图与因果轴分析得出现有铺锚支机器人效率不足的根本原因,并综合运用技术矛盾法、物理矛盾法以及76种标准解等方法,设计出新型全断面铺锚支机器人结构,进而通过ADAMS-AMESim联合仿真,开展其关键迈步式自移支架的机液耦合分析。结果表明:全断面铺锚支机器人具备迈步行走、铺网、支护、锚固、钻孔的平行作业;迈步式自移支架工作时推移缸的最大推架力为10940 N,最大拉架力为18510 N,实际位移与理想位移误差满足设计要求。

液压挖掘机液能回收再利用节能装置测控系统

液压挖掘机动臂下降重力势能和回转制动动能均以节流和溢流的形式转化为了油液的热能,严重影响整机能效,亟需提高液压挖掘机液压系统的效率。针对这一问题,提出了基于三腔蓄能器的挖掘机液能回收再利用的节能装置方案,可以回收挖掘机动臂势能和回转制动动能,用于驱动动臂举升。首先,介绍了节能装置的工作原理。其次,设计并开发了节能装置的测控系统,采用CoDeSys编写了下位机控制器程序,直接控制节能装置的动作实现能量回收和再利用;运用C#语言开发了上位机程序进行节能装置电控系统和液压系统的模拟调试和数据监控,并实现了节能装置的远程无线通讯功能。试验结果表明:该测控系统实现了对插装阀开闭和比例节流阀开度的快速、精准控制;达到了对节能装置远程控制和数据实时采集的目标;节能装置的动臂势能回收效率为84.9%,动臂节能效率为52.8%,回转制动工况下的动能回收效率为41.1%。

基于Workbench的单轨吊驱动部轻量化设计

设计一款单轨吊驱动部轻量化装置.运用SolidWorks对闸片进行三维建模,利用Workbench软件进行数值模拟和有限元分析,通过静力学应力应变特性,对闸片采用尺寸优化、形状优化、形貌优化,使用Workbench的拓扑优化求出闸片轻量化最优解.优化结果表明:在保证闸片强度以及刚度的前提下,闸片的质量最大可降低16.04%,节约了驱动部的制造成本,提高了材料利用率,在满足使用条件的前提下,实现了节能轻量化要求.

辊压机辊轴断裂分析及冷却水孔结构仿真应用

辊压机辊轴是设备的核心部件,根据某现场辊轴轴承位断裂情况,文中对辊轴断裂面进行材质取样化验,并复查辊轴质检报告等,排除了材质及制造问题。通过观察辊轴内部冷却水孔断裂面,发现辊轴实际加工中冷却水孔出现刀痕错位情况。对辊轴及冷却水孔建立模型,采用力热耦合分析的方法,在辊面、轴承位及冷却水孔设置不同的工况温度,并建立冷却水孔加工面刀痕错位模型,通过与正常加工模型进行对比,发现冷却水孔刀痕错位处应力值相对正常加工高约20%。辊面及轴承位温度偏高时,该处应力绝对数值较大。考虑到辊轴材质硬度由外层向内层逐步降低的情况,刀痕位置容易局部出现裂纹,并持续扩大,最终导致辊轴断裂。根据分析结论,对辊轴冷却水孔结构设计进行了改进,并减小了冷却水孔直径,在制造过程中一次镗孔成型,防止加工时出现刀痕错位情况,加强了深孔加工的质量控制,避免了辊轴断裂情况的再次发生。

固体充填开采沿空留巷机械化挡矸装备与工艺研究

针对沿空留巷机械化自动化程度低、工人劳动强度大等问题,设计了沿空留巷机械化挡矸装备,包括沿空留巷挡矸模板移动车和配套液压挡矸模板,并给出了具体的施工工艺。建立了留巷车机械手和液压挡矸模板的静力学模型,获得了机械手和液压挡杆模板的最大变形量和应力分布,得到了负载状态下机械手末端的位移及速度变化曲线。结果表明:液压挡矸模板在10 MPa的载荷下,整体结构变形较小,具备良好的抗压能力;机械手最大臂展承受2 500 kg负载,整体结构稳定,末端点位移曲线和速度曲线变化平稳并未产生突变,证明了机械手结构参数设计的合理。

基于CFD的矿石分选机喷嘴仿真研究

针对矿石分选机喷吹分离系统的喷嘴在分选矿石时喷吹效果不好、耗气量大等问题,以收缩型射流喷嘴为研究对象,利用计算流体力学软件对喷嘴的结构特征和几何参数进行数值模拟,用ANSYS Space Claim软件建立喷嘴的几何模型,使用ICEM软件对几何模型进行网格划分,再运用Fluent软件进行求解,选择湍流模型中的Realizable k-ε模型进行计算。从收缩曲线形状、收缩段长度以及出口直径等对射流有影响的因素进行分析。结果表明:收缩段曲线形状会对对喷嘴射流产生影响,收缩段曲线为维多辛斯基曲线型喷嘴在高入口压力情况下能保持良好的射流稳定性;出口直径为5 mm,收缩段长度为8 mm的喷嘴能够在节约能耗的情况下满足分选要求。

煤用鄂式破碎机偏心轴的力学性能分析与优化

为解决鄂式破碎机出现磨损、疲劳、偏心轴在高负载下失效等问题,对鄂式破碎机偏心轴进行力学性能分析,并通过响应面优化得到偏心轴的最佳尺寸参数,优化后偏心轴的最大等效应力较优化前减少2.2%,最大变形较优化前减少3.92%。优化后应力集中得到有效缓解,验证了优化设计的有效性,为煤矿鄂式破碎机的可靠性和经济性提供技术支撑。

超大吨位移动式矿用装备的登车梯液压系统

登车梯是超大吨位移动式矿用装备的常见配置,为满足人员登车、下车的方便性与安全性,设计一种可降低对电子泵输出能力的需求液压系统,既可实现登车梯紧急停车或出现火情等紧急情况下的自动下放,也可实现电控失效状态下的手动应急下放,可最大程度保障逃生通道畅通及人员生命安全。

矿用混凝土搅拌机电气控制系统的设计与应用

针对煤矿井下混凝土搅拌机自动化程度低、搅拌粉尘大的问题,结合我国煤矿智能化建设对装备提出的新要求,设计了一种矿用混凝土搅拌机电气控制系统。该电气控制系统不仅可以实现本地和触摸屏的控制,还结合了无线遥控技术,实现了对设备的无线遥控。结合使用情况,该电气控制系统不仅具有稳定性好、控制精度高的优点,而且无线遥控系统保障了工作人员的安全性,为矿用混凝土搅拌机的智能化提供了思路。

采用CAD作图法加工矿用圆环驱动链轮齿形

介绍一种矿用圆环驱动链轮齿形的加工方法,首先采用CAD作图法分析各直线和圆弧的相关基点,再计算直线方程式的编程参数,分别采用了FANUC 180i系统用户的宏程序功能和SIEMENS 840D系统的R代码功能,既提高了链轮的加工质量,又降低了加工成本。

换钻机械臂结构设计与运动分析

为了实现瓦斯钻机钻杆的自动更换,设计了一种以摆动油缸为主要驱动元件的换钻机械臂。通过改进D-H法建立机械臂的运动学模型,利用解析法求取正逆解;利用MATLAB求得机械臂的工作空间;通过五次多项式对机械臂的运动轨迹进行规划;运用ADAMS进行动力学仿真;以第一摆动缸作为被控对象设计位置闭环控制回路,增加压力补偿阀以减少摆动油缸的振动。结果表明,以摆动油缸为主要驱动装置的换钻机械臂结构设计合理;在回路中增加压力补偿阀可显著减少振动冲击和绝对误差。

密实固定床吸附塔床层阻力研究

密实固定床吸附塔是地浸矿山常用吸附设备,其在运行过程中床层阻力会随着吸附的进行不断增大,导致设备处理能力下降、能耗升高。床层阻力主要由两部分构成,一部分是床层本身阻力,另一部分是床层截留料液中絮泥而产生的阻力。本文首先测得4种空塔线速度下的树脂床层压降(床层本身阻力),分析结果显示,树脂床层压降正比于空塔线速度,近似呈直线关系;然后通过吸附试验,得到空塔线速度分别为35 m/h、45 m/h、60 m/h吸附条件下床层阻力的变化情况,分析显示床层阻力会随着吸附进行不断提高,且空塔线速度越高床层阻力升高越快。对吸附结束的树脂床层取样分析发现,堵塞存在于树脂床层上部0.3 m范围内,且主要集中在床层表面。对该区域树脂进行反冲洗,控制一定的流量,可以将大部分絮泥冲出,而树脂不随之流出,反冲洗结束后床层阻力基本可以恢复到吸附初期的水平。本文旨在研究影响床层阻力的主要因素,提出降低床层阻力的措施。

永磁电机在矿山搅拌系统中的应用与探讨

随着磁性材料技术、微型计算机技术、电力电子技术以及控制理论的革新发展,永磁电机凭借高转矩惯量比、高能量密度和高效能等优异性能,得到了越来越广泛的应用。在行业趋势的推动下,永磁电机逐渐在矿业、橡胶业、风力发电、水力发电、电动汽车、轨道交通、船舶电力、医疗机械、采油等行业投入使用。特别是近年来,永磁电机凭借性能优越的智能永磁直驱系统,采用联轴器将电机与负载设备直连,通过变频控制技术驱动负载设备的正常运转,结合实际生产中的应用,永磁电机将在未来工业进程中具有非常重要的探索与使用价值。

基于卫星遥感及GIS空天地一体化智慧矿山技术研究及应用

基于卫星遥感、GIS、无人机、地面监测设备构建“空天地”立体化智能监测体系,对“空天地”立体感知获取的多源异构数据进行整合分析进行遥感大数据与实时地面观测数据融合技术进行研究,并在矿区地表沉降监测、地质灾害风险预测、水土保持监测、越界开采监测、矿物体积测量及采剥量计算、无人机应急监测领域进行应用,为智能化矿山建设和发展发挥了积极作用。

矿用机械电机转轴断裂失效分析与设计优化

针对某矿用机械电机转轴断裂的问题,通过对电机转轴的外观分析和实物取样失效分析,得知电机转轴断裂属于扭转疲劳断裂。进一步对电机转轴进行了有限元仿真分析,得出在极限扭矩工况下电机转轴花键过渡圆弧处最大Von Mises应力为769.5 MPa;参考FKM标准对电机转轴进行了强度评估,电机转轴轴颈过渡圆弧处的材料利用率为1.19,超过允许值1,导致轴颈处疲劳强度不能满足要求。据此,提出了4种结构优化方案,通过综合比较最终确定将花键过渡圆弧处倒角改为5 mm,轴颈表面粗糙度控制在Ra3.2的优化方案最优。

斜撑式超越离合器楔块的曲线拟合及寿命预测

针对斜撑式超越离合器楔块疲劳损伤问题,使用三坐标测量仪在获取楔块实体曲面数据基础上,采用Imageware对点云数据进行处理、曲线拟合,得到离合器的楔块截面几何尺寸。采用解析法分析离合器楔块接触应力以及楔块曲面构型与离合器寿命的关系,并对离合器寿命进行预测,研究结果为设计高效、耐用的离合器提供依据。

摩托车覆盖件的逆向设计

介绍了逆向工程技术的定义及工作流程,整个流程分为数据采集、数据处理和曲面重构3个部分。摩托车覆盖件是整车造型的主体,外观质量要求高,对整车视觉效果影响很大。为了迅速准确地设计出高质量的覆盖件,首先利用LEICAT-SCAN扫描设备获取覆盖件的点云数据,然后在CATIA中进行数据处理并进行复杂曲面重构,为后续的分析、模具设计、NC加工奠定基础。最后加工出实体模型,试验证明了该方法的可行性,极大的缩短了产品的开发周期。

基于强度折减有限元的非均质土坡失稳判据分析

强度折减有限元法在土坡稳定性分析中已得到广泛应用,但目前大多针对均质土坡,较少涉及非均质土坡.将强度折减有限元法应用于非均质土坡,首先要解决非均质土坡失稳判据的选取问题.基于ABAQUS有限元软件,实现了强度折减的自动运行,探讨了各种失稳判据对非均质土坡安全系数取值的影响,分析了非均质土坡失稳破坏的过程,提出了以特征点位移矢量突变结合塑性区贯通的失稳判据,其更能反映非均质土坡真实的稳定性.

深海采矿扬矿管几何非线性静力分析

针对深海采矿输送系统中阶梯扬矿管承受轴向力过高容易断裂和连接部位容易出现应力集中的问题,提出一种低密度和高强度的碳纤维复合管应用于深海采矿输送系统。根据扬矿管在采矿船静止和等速拖航运动时,受到管道和管内流体重力、浮力和海水阻力作用的情况,采用有限元对碳纤维复合管和阶梯钢管进行计算分析。研究结果表明:当采矿船静止时,碳纤维复合管的弯矩和弯曲应力与阶梯钢管的差别很小,但碳纤维复合管的轴向力不到阶梯钢管的1/4,相比阶梯钢管,碳纤维复合管能承受更大的轴向载荷;当采矿船以0.5 m/s等速拖航时,2种扬矿管的轴向力、弯矩相比采矿船静止时变化不大,但碳纤维复合管的弯曲应力比阶梯钢管小一半,可克服阶梯管刚性连接时弯曲应力过大的缺点。