井下带式输送机智能巡检机器人结构的设计

为解决带式输送机采用传统人工检测故障效率低等问题,针对问题设计出一种适用于井下输送机故障自动巡检机器人系统,区别于其他带式输送机巡检机器人。该巡检机器人可以实现大坡度和大转弯半径的运动,首先利用ADAMS分析现在主流的巡检机器人模型,分析其优劣性;利用SOLIDWORKS软件建立巡检机器人的三维模型,提出了摩擦驱动与齿轮齿条驱动的两用机器人模型;再利用ANSYS软件对轨道和机架进行了有限元分析,仿真结果表明巡检轨道与机器人本体的应力小于许用应力,能够平稳地检测输送机的故障;最后再利用ADAMS软件对巡检机器人进行动力学分析,得出巡检机器人可以进行无障碍的水平和爬坡运动。

融合短时傅里叶变换和卷积神经网络的托辊故障诊断方法

托辊故障已成为带式输送机运行中的常见问题。若不能及时诊断托辊故障,则将严重制约带式输送机的安全运行。为了解决上述问题,基于某矿带式输送机中间段托辊的实际运行工况,提出了一种融合短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,STFT)和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的托辊故障诊断方法。首先,以分布式光纤为基础,对托辊在正常、轴承损坏及筒皮断裂工况下运行时的振动信号进行采集并作STFT处理,得到对应的时频图样本集,并将其分为训练集和测试集。然后,将训练集输入CNN模型以进行诊断模型训练,在训练过程中不断更新不同工况下托辊的运行状态特征。最后,将训练好的CNN模型应用于测试集,并输出托辊运行状态的识别结果。结果表明,所构建的CNN模型的识别准确率高达99.6%。基于所提出的故障诊断方法,在某矿上开展现场实验,以进一步验证CNN模型的识别准确率。实验结果表明,CNN模型对带式输送机中间段托辊的运行状态有较高的识别准确率,可达96.5%,与测试集上的识别准确率仅相差3.1个百分点,说明所提出的故障诊断方法具有一定的可靠性。后续可通过不断增加不同工况下托辊的运行数据来提高该故障诊断方法的鲁棒性,这可为煤矿企业有效诊断托辊故障提供有力的理论基础。

带式输送机水平转弯段的自动纠偏系统设计

长距离带式输送机在自然转弯过程中容易出现输送带跑偏等问题,主要纠偏方法是对转弯段托辊架的角度进行调整,但目前调整多为人工调整。文中通过设计一种可调整托辊架槽角和抬高角的自动纠偏系统,对机械结构设计、控制系统设计和传感器选型进行研究。机械结构设计方面进行了托辊架支撑体、推进装置与起升装置的结构设计和计算,控制系统设计方面进行了控制流程设计、驱动设计和传感器的设计与选型,最后进行了关键零部件的有限元分析和强度校核,分析了关键零部件在不同抬高角和不同槽角下的等效应力变化情况,为转弯段纠偏装置的设计提供了理论参考。

智能化气垫带式输送机性能测试平台设计

该文设计了一种智能化气垫带式输送机性能测试平台,通过调节气室入口的风压、风速,气孔排布方式、孔径及孔间距,可探究气室气压、气膜边缘风速及气膜厚度的变化规律。平台基于可控文丘里装置的反馈系统控制气垫带式输送机的气流,实验平台可以反映输入气流参数与形成气膜参数之间的耦合关系,将抽象的相关知识具象化,加深学生对气垫式输送装备的理解。

开槽机器人履带支撑架有限元分析及优化

履带支撑架作为开槽机器人履带底盘的重要支撑构件,其性能的好坏直接决定了开槽机器人的使用寿命。为进一步提高履带支撑架的结构可靠性并避免履带支撑架在使用中产生共振现象,文中基于有限元分析软件Ansys Workbench对履带支撑架进行有限元分析,通过静力学分析得出履带支撑架的变形及应力情况并针对履带支撑架的不足之处提出改进方案,改善了履带支撑架的应力分布情况,使其结构更加合理。然后对改进后履带支撑架进行模态分析,得出前10阶的固有频率与最大位移,反映出履带支撑架在不同频率下的动态特性。经过对履带支撑架的有限元分析,可以得出其结构的合理性,并为履带支撑架的机构设计与使用情况提供理论参考。

带式输送机断带抓捕装置缓冲系统制动性能研究

文章针对断带抓捕装置沿线布置问题,提出一种将溢流阀和液压锁叠加集成缓冲液压缸的带式输送机断带抓捕装置液压缓冲系统。通过对现有带式输送机断带抓捕缓冲系统进行优化改进,合理选用并建立了皮带弹性阻尼模型;再基于AMESIM软件准确搭建了系统仿真模型,以此分析了溢流阀开启压力及不同液压缸尺寸参数对系统制动时间,输送带制动位移、速度及缓冲液压缸制动力的影响;针对缸径、杆径较大的缓冲液压缸,可通过减小溢流阀的设定压力进行制动性能优化。研究结果表明,溢流阀设定压力增加时,输送带制动位移减小,且制动时间逐渐缩短,当缓冲液压缸缸径选取100 mm、杆径选取70 mm时,溢流阀的最小设定值约为15 MPa。

基于六点刚度试验的输送带翘曲问题分析

圆管带式输送机具有封闭运输的优点,但相较于普通带式输送机也存在一些缺点,如输送带横向刚度引起的输送带翘曲问题。文中针对输送带翘曲问题,基于六点刚度试验进行输送带仿真模型的建立,并通过仿真模型对输送带翘曲现象进行了定性分析。结果表明,输送带的翘曲量与输送带的横向刚度呈非线性增加的关系,与张力呈非线性减小的关系,并且随托辊间距的增加而增加,本研究为输送带的选型和圆管带式输送机的设计提供一定的参考。

气垫带式输送机供气方式改进

气垫带式输送机因为将传统滚动摩擦替换为空气摩擦,所以总功率应该小于普通带式输送机,然而实际中功率消耗并不小。存在原因有供风方式不合适,造成很大的能量损耗,甚至出现空载飘带现象。通过改变供风方式,可以合理控制风压和风量,使输送带能够平稳支撑并运行。在保证气室大小及形状及总流量不变,只改变入口数量的情况下,通过ANSYS分析不同供气情况下气膜的压力分布情况,结果显示分流后气膜压力显著增大。

带式输送机自学习节能调速策略研究

文中针对恒速运行的带式输送机在运行阶段因运载量的波动引起的能耗问题,提出了基于自学习优化的节能调速控制策略,以某带式输送机为例建立带式输送机的运载量-带速模型。然后将分段式模糊PID控制方法和自学习优化方法的有机结合,提出了带式输送机的节能调速控制策略。最后通过Simulink工具箱建立仿真模型对该策略进行验证,研究结果表明,自学习节能调速控制策略在带式输送机全生命周期中均可实现有效的速度调节。

基于运载量的带式输送机模型构建及节能效果分析

目前,在设计带式输送机时为了考虑各种状况,通常以确保稳定运行为前提来设计最大运行速度,但是这样设计会导致能耗过大,其设计速度与实际不匹配。因此为提高带式输送机的能源利用率,文章通过对影响带式输送机运行阻力的因素进行深入分析,以某带式输送机为实际技术参数为案例,进一步计算了物料的最佳横截面积建立输送量与带速之间的关系,并建立了不同运载量下的速度模型。结果显示,通过优化其带式输送机的输送能力,当其运载量在200~700t/h时,对应的输出功率与原设计方案相比至少能够节省68.15 kW·h的能源。

基于Coordinate Attention和空洞卷积的异物识别

在我国工厂的工业化生产中,带式运输机占有重要的地位,但是在其运输物料的过程中,常有木板、金属管、大型金属片等混入物料中,从而对带式运输机的传送带造成损毁,引起巨大的经济损失.为了检测出传送带上的不规则异物,设计了一种新的异物检测方法.针对传统异物检测方法中存在的对于图像特征提取能力不足以及网络感受野相对较小的问题,我们提出了一种基于coordinate attention和空洞卷积的单阶段异物识别方法.首先,网络利用coordinate attention机制,使网络更加关注图像的空间信息,并对图像中的重要特征进行了增强,增强了网络的性能;其次,在网络提取多尺度特征的部分,将原网络的静态卷积变为空洞卷积,有效减少了常规卷积造成的信息损失;除此之外,我们还使用了新的损失函数,进一步提高了网络的性能.实验结果证明,我们提出的网络能有效识别出传送带上的异物,较好地完成异物检测任务.

永磁直驱带式输送机模糊自抗扰偏差耦合多电机控制策略

针对煤矿井下带式输送机传统异步电机驱动系统存在的传动效率低、耗电量高、重载启动性能差以及多电机运行不同步等问题,提出了基于模糊自抗扰偏差耦合控制策略的多电机永磁直驱带式输送机。在此基础上开展了模糊自抗扰偏差耦合控制策略仿真试验与井下运输顺槽带式输送机现场工业性试验,结果表明:相较于传统主从控制,基于模糊PI自抗扰偏差耦合控制策略的带式输送机多电机永磁直驱系统,在额定负载下多台电机之间的最大转速不同步度最小仅为0.04%,同步性能最大可提高99.7%;而在现场动态落煤工况试验中,最大转速不同步度仅为2%,能够满足长距离重载带式输送机的零速重载启动要求,可显著提高带式输送机多电机驱动系统的同步性能与抗干扰能力。

排岩机输送系统驱动机构模糊故障分析

排岩机皮带输送系统具有高运速、变倾角、运量大、且物料波动大的特点,因此在使用过程中故障时有发生,对故障的合理预估有助于实施主动维护,缩短维修时间,避免发生恶性大事故。在故障数据少而产生较大不确定性的情况下,本文对排岩机带式输送机驱动机构进行了故障树分析,求取了机构迄今为止的故障率和重要度指标贡献率,找出了高频失效零部件受料臂子系统左侧尼龙柱销等,继而对机构了进行可靠性评估与分析,评估结果可靠度为0.37,远低于工程应用要求,分析了可靠度低的原因并提出了对机构中一些对零部件设计与维修的注意事项,为后续维修性分析并实施主动维修提供技术指导。

某泊位改建工程设计要点分析

某泊位改建工程是在现有泊位的基础上,新增带式输送机接卸进口散粮和中转装船,新增油管装卸植物油。文中对该泊位改建工程的设计要点进行了分析,设计方案充分考虑了对现有码头作业模式的影响和适应性,最大程度提升码头的利用率。在场地受限、功能众多的情况下,通过科学、合理的布置,针对地形特点满足各项功能的需求,并使各环节能力相匹配,为以后类似工程码头的改造设计提供经验借鉴。

皮带运输机高压变频器快速制动研究与应用

随着矿山企业的不断发展,电力电子技术的不断突破,高压变频器凭借其自身出色的调节能力及控制优势,在矿山企业中大放异彩。但是,在实际应用的过程中,由于工况环境各异,对变频器的快速制动,提出了更高的要求。基于此,本文结合青海某大型矿山实际工况,通过研究制动电阻理论精确选择与工程粗略计算,探索高压变频器在皮带运输机中的快速制动技术。

基于三维视觉重建的散料体积高精度测量方法

文中分析了带式输送机物料体积测量方法的异同,针对传统表面剖分体积测量法存在精度的不足,主动式激光测量法又存在维护成本高且推广难的缺点,利用双目视觉技术获得物料的图像,结合Census变换进行立体匹配获得带式输送机空载与满载场景下的三维坐标信息,将三维坐标信息可视化后得到2者三维重建后的点云模型,基于点云模型提出了一种基于像素坐标的物料体积计算精度提高方法,优化和推导了物料体积的计算公式。试验结果表明,改进后的物料体积计算精度达到了95%以上,具有一定的实用价值。

压带式输送机压陷阻力有限元分析

压带式输送机作为带式输送机的一种,结构紧凑,可在短距离内实现大倾角输送。目前国内对压带式输送机相关研究较少,须对压带输送机的2条输送带进行相关的分析研究,寻找在恒定压紧力的作用下不同托辊直径对输送带压陷阻力的影响规律。进一步完善输送机的设计计算,不断提高输送机的运行效率并降低运行成本。文中以带宽为1 000 mm的压带式输送机主提升段为研究对象,通过输送带-托辊有限元模型进行有限元分析研究,并模拟在不同托辊直径下输送带的接触应力情况。模拟结果表明,输送带最大应力出现在与托辊接触处,随着托辊直径的增大,输送带接触应力增大,但压陷阻力不断减小。

一种贮柜底带输送链新型清洁润滑装置的设计与应用

为保证贮柜底带链条顺畅运行,需要定期对其链节进行润滑,而现有的润滑作业方式不仅耗费大量的人力与时间,还存在较高的安全隐患,而且底带零部件易磨损。文章通过自动控制清扫组件和润滑组件装置,实现了对输送链的定期清洁和润滑;并通过开展空压值和单关节加油量两个关键工艺参数的测试试验,确定了最优值分别为0.12 MPa和0.5 mL,所设计装置满足清洁和润滑工况要求;采用贮柜底带输送链新型清洁润滑装置后,润滑油消耗量平均降低41.5%,人工作业时间平均减少96.1%,润滑周期由1个月延长至3个月,实现了贮柜底带输送链的清洁和润滑。该装置的设计与应用为提高贮柜底链润滑效率、降低生产消耗提供技术支持。

改进YOLOv5的矿用输送带损伤检测方法

文中针对目前输送带损伤检测大多是输送带撕裂且缺乏其他损伤类型研究的问题,提出一种改进YOLOv5的矿用输送带损伤检测方法。将SPD-Conv模块替换Conv模块中的卷积层,提升小目标的检测效果;在骨干特征网络与最后预测网络之前引入CBAM注意力机制,对重要的特征通道进行强化;最后,在YOLOv5的基础上引入高斯滤波器消除噪声干扰,提升算法目标检测效率。试验结果表明:改进后的YOLOv5目标检测网络在对输送带的撕裂、击穿、表面划伤、破损4种损伤类型的检测平均精度均值达92.3%,相较于YOLOv5算法提高了35.1%,检测速度达90帧/s,提高了20%,实现了对矿用输送带损伤的快速识别。

基于EDEM仿真的溜槽防冲击研究

为减小溜槽下落煤炭对下部承载设备的冲击,文中设计一种具有防冲击结构的新型溜槽,该结构具有减速轮和减速挡板2个减速装置,可以快速降低煤炭运行速度,减小下落煤炭冲击力,采用Solidworks建立溜槽的三维模型,通过EDEM-MBD耦合建立了不同煤炭在溜槽中的动态过程,以Hertz-Mindlin接触模型对不同煤炭下落过程进行了数值模拟分析,得到不同煤炭在下落过程中的速度和冲击力变化曲线,验证了防冲击结构的合理性。