矿用单轨吊气动道岔的结构设计与研究

我国煤炭现代化高速发展,生产规模也日益增大,所需设备的自动化、机械化程度也越来越高,但使用的辅助运输系统却十分落后。为了克服上述困扰,提出了一种带有气动道岔的单轨吊辅助运输设备,能够克服卡轨车运输条件的限制,使得多条巷道能够连通使用。这种设备在多弯道、多起伏的巷道中具有较高的灵活性和适应性,对于优化运输环境、提升运输效率、确保运输安全具有重大的实际价值。其结构设计包含道岔部分,其中道岔部分主要由道岔直轨、弯轨和气缸构成。首先通过SOLIDWORKS进行三维建模,再通过ANSYS WORKBENCH对轨道部分进行有限元静力学分析,可以直观的呈现出轨道受力变形情况。

基于拉格朗日功能平衡法的单轨吊失速保护器触发理论分析

通过假设分步法从机器人学的角度对单轨吊机车失速保护器触发装置进行运动学分析,并对点位进行了详细描述。采用拉格朗日功能平衡法对失速保护器触发机构中的滑动轴位移状况建立了完整的动力学数学模型,通过该模型可以描述在运动过程中的滑动轴位移与运行速度、各部件参数之间的关系。借助Adams软件构建虚拟样机模型进行动力学仿真分析,得出所需的速度-位移仿真结果图。分析结果表明,滑动轴的位移与运行速度有关,当运行速度到达所设定临界值2 m/s时,滑动轴能够伸出足够长度以满足失速保护工作要求,符合数学模型的预期计算。

新型煤矿单轨吊H型钢-轨道连接子结构受力性能研究

煤矿单轨吊辅助运输是保证矿井可持续发展和提高煤炭运输效率的关键性设备。根据不完全的数据统计,每年我国煤炭需运输约200亿t的物资和设备,其中有四分之一以上是依靠单轨吊的辅助运输进行的,但每年总会出现吊车倾覆、悬挂点断裂等事故。不断改进对单轨吊轨道的悬挂形式,以改善其安装质量,这对于矿井单轨吊辅助运输设备有着十分重要的作用。基于此,介绍了一种新型煤矿单轨吊H型钢梁-轨道连接的悬挂形式,并对节点子结构的实体单元进行了有限元分析,以此来研究其受力性能。

煤矿井下单轨吊无人驾驶目标识别算法与轨道接缝检测方法

单轨吊作为煤矿井下辅助运输的重要设备形式之一,具有运载能力大、爬坡能力强等优点,在煤矿智能化建设背景下无人驾驶是其必然的发展方向。为确保无人驾驶单轨吊在井下巷道内的安全行驶,对轨道接缝和关键目标的可靠检测尤为重要,从提高单轨吊无人驾驶安全通过性出发,对单轨吊无人驾驶目标识别算法与轨道接缝检测方法两大主要方面展开了研究。首先,对矿井图片数据集进行了增强处理,提高了其多样性;提出了一种加入改进通道注意力机制ECA_s和EIOU回归损失函数的YOLOv5算法,并对改进后的YOLOv5算法进行试验分析,结果表明,采用改进后的YOLOv5算法,识别准确率提高了9.1%,mAP提升了3.6%。其次,建立了基于机器视觉的单轨吊轨道接缝检测方法,采用图像预处理、直方图信息统计、形态学处理等技术,根据标定系数计算轨道接缝距离,结果表明,基于机器视觉的轨道接缝检测算法处理一张接缝图像的检测误差仅为0.3 mm。最后,开展了单轨吊无人驾驶目标检测试验,结果表明,改进后的YOLOv5目标检测算法平均精度达到90.3%,具有更高的检测准确率;单轨吊轨道接缝检测算法处理接缝图像的平均检测误差为0.73 mm、最大检测误差不超过1.1 mm,具有更高的检测精度。为保障煤矿井下单轨吊无人驾驶安全通过性和可靠性,提供了务实可行的检测方案和精确可靠的检测算法。

单轨吊起吊马达同步控制联合仿真分析

为了提高单轨吊起吊液压系统面对偏载启动、负载突变和系统调速时的自适应性,更好地满足单轨吊智能化远程控制需求,提出一种基于BP-PID控制的单轨吊液压起吊同步控制系统。首先,分析液压系统原理,并分析转速控制原理和同步控制策略;其次,分析BP神经网络原理并设计BP-PID控制器;最后运用AMESim和MATLAB/Simulink建立液压系统模型和同步控制器模型,并与PID控制进行比较分析系统偏载启动特性、抗负载突变特性和系统调速特性。仿真结果表明:偏载启动时,系统采用BP-PID控制能够有效降低起吊马达超调量和最大同步误差,减少系统响应时间;负载突变时,系统采用BP-PID控制能够有效降低系统最大同步误差,减少系统响应时间,使系统具有更好的鲁棒性;调速时,系统采用BP-PID控制,无论目标转速增加还是减少,都能有效降低起吊马达超调量,减少系统响应时间。

基于DFFRLS-AUKF的单轨吊车动态倾角辨识方法研究

为保障单轨吊车在深部矿井复杂轨道工况环境下行驶的安全控制性能,需提高单轨吊车动态倾角辨识的精度及可靠性。因此,本文提出了基于DFFRLS-AUKF算法的单轨吊车动态倾角辨识方法。首先,利用自适应平滑滤波算法对实时采集的加速度和速度数据进行滤波处理,避免环境噪声的干扰,保证数据的完整性;其次,通过建立轨道曲率模型实现对轨道全工况的精准分析,在滤波处理后的数据基础上,再结合带有动态遗忘因子的递归最小二乘(DFFRLS)算法得到可靠地轨道曲率值;最终,在计算出的轨道曲率基础上,利用Sage-Husa噪声估计器对无迹卡尔曼滤波(UKF)进行改进,实现了对动态倾角辨识结果地自适应动态调整,提高了动态倾角辨识地精准度。实验表明,单轨吊车在单轨路段1和单轨路段2测试期间,所提的DFFRLS-AUKF算法与传统算法相比动态倾角辨识精度分别平均提升了25.25%和39.5%,表明了DFFRLS-AUKF算法在不同轨道工况下具有良好的精准性及可靠性,有效保障了单轨吊车在复杂轨道工况下行驶的安全性。

矿用井下气动单轨吊制动系统设计与应用研究

井下气动单轨吊设备是吊挂在巷道顶板轨道上的一种关键辅助运输设备,为提高其安全输送性能,分析了井下气动单轨吊结构及运行原理,对单轨吊制动系统进行设计,并对制动动作的关键机构进行模拟应用研究。测试结果可以看出,单轨吊制动平稳,行走、制动动作稳定可靠,满足设计要求。

考虑单轨吊悬吊效应的深部沿空巷道围岩变形特征

为分析单轨吊巷道围岩变形破坏特征,建立巷道单轨吊运输模型,进行相似材料模拟试验。试验结果表明:单轨吊荷载作用下,倾斜煤层巷道上覆岩层主要裂隙带分布于巷道一侧,具有明显的不对称性,并且主要裂隙发育集中在直接顶,说明直接顶岩层是单轨吊荷载的主要承载体;单轨吊巷道围岩相互作用体系可分为巷道断面围岩结构、单轨吊悬吊承载体和联接悬吊结构三部分,单轨吊荷载由各部分相互作用,并经传递和转化,由整个体系承担;对于沿空掘巷悬吊单轨吊支护设计,保持巷道断面围岩结构自身的稳定性是控制断面变形的基础,充分利用巷道上覆岩层大结构的稳定,是提高整个支护体系承载能力的关键。

矿井中单轨吊辅助运输系统驱动单元配置与实践研究

单轨吊作为矿井中人员、材料、设备的辅助运输设备,其具有安全可靠、爬坡能力强、不跑车掉道、不受底板影响等优势,使得单轨吊在煤矿辅助运输系统中有着较为广阔的应用前景。但我国对于单轨吊的研究时间较短,并且未根据矿井实际地质条件和巷道条件进行具体设计选择,难以保障单轨吊设计的应用价值。据此,以某煤矿为研究案例,结合煤矿地质和巷道条件,合理实施巷道断面锚固、单轨吊选择及吊箱以及单轨吊作业流程优化设计。通过SolidWorks+ANSYS联合仿真方式,确认优化后机架、夹紧装置等单轨吊辅助运输系统驱动单元关键结构件的受力情况,进而快速分析优化设计可行性。另外,将优化配置应用工程实践,确认单轨吊辅助运输系统驱动单元配置设计具有较强的社会效益和经济效益。

煤矿单轨吊智能监测系统研究

随着单轨吊机车在煤矿中逐步推广应用,煤矿生产效率大大提高的同时,对设备安全也提出了更高的要求.针对单轨吊设备在煤矿井下工作时会出现驾驶员疲劳、误操作以及信息获取不及时的问题,设计了煤矿单轨吊智能监测系统,通过人脸识别分析技术对驾驶员行为状态进行监测,运用多传感器融合和图像识别技术检查单轨吊运行轨道及参数,利用惯性导航结合里程计数技术对煤矿单轨吊进行全局定位,并通过搭建的通信环网确保信息实时有效传输.结果表明,该系统可对煤矿单轨吊驾驶员行为状态及运行参数进行实时采集、监测及预警,全面监测煤矿单轨吊运行状态,有效地降低煤矿单轨吊故障发生率.

综采工作面支架快速回撤新工艺的设计与应用

永红煤矿综采工作面以往采用的传统支架回撤工艺存在使用绞车多、劳动人数多、工作强度大、工效低、安全性差等问题,严重影响支架回撤效率和安全。针对性设计以液压支架调移装置、单轨吊机车为回撤设备的快速回撤新工艺,在3401综采工作面进行实践应用。结果表明,采用支架快速回撤新工艺仅用20 d安全高效完成138架支架的拆、装、运及收口任务,对比以往支架回撤时间提前6 d,回撤费用节约4.4×10^(5)元,在保障生产安全的前提下提升了经济效益。

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.

单轨吊集散式运行、立体化换装模式的探析

协庄煤矿-550 m水平3-3采区和4-2采区共布置三个掘进工作面和一个回采工作面,辅助运输方式为大巷轨道机车加采区单轨吊机车运输,采区之间通过地轨相连,且单轨吊线路未实现网络化运输;单轨吊机车和地轨运输之间,需多次转载、换装后方可将物料运送到采掘工作面,运行效率较低,地轨机车和单轨吊机车交叉运行,占用的辅助运输人员较多,存在诸多安全隐患。为提高辅助运输效率,协庄煤矿通过敷设单轨吊重轨代替地轨运输,将采区之间的单轨吊线路进行了联网,实施“大功率单轨吊+小功率单轨吊”集散式运行、立体化换装模式,实现大巷至采区单轨吊机车之间的快速接驳和连续运输,减少了辅助运输环节和人员占用,提高了运输效率,解决了掘进工作面最后100 m的机械运料难题。

矿用电动单轨吊动力电池监控系统的研究

为了更加高效地对矿用电动单轨吊的动力锂电池进行健康状态实时监控和预警,设计了一种针对锂电池组的监控系统,采用STM32作为主控芯片,系统包括电压、电流、温度以及振动加速度等在内的电池组运行状态信息的监控,当监测到数据发生异常时会发出预警提示,并采取自动断开电源等操作。试验测试结果表明,能够对电池进行实时监控,并将所测得的数据在上位机实时显示并进行分析处理,具有采集精度高、稳定性好等特点,为动力锂电池安全使用和保障提供参考。

吊式自移临时支护装置在炮掘岩巷的研究

为了解决现有炮掘岩巷使用简易的前探梁进行临时支护存在的安全系数低、劳动强度大、支护速度慢等问题,研究了一种利用单轨移动的吊式临时支护装置,代替现有前探梁临时支护,实现了炮掘巷道临时支护机械辅助作业移动速度快、支护效率高,避免了空顶作业,改善了支护效果,降低了劳动强度,保障了作业安全。

矿用单轨吊系统的设计及运输能力验证

为进一步提升工作面液压支架、物料以及人员的运输效率和安全性,在对102采区现场工作条件综合研判的基础上,提出了以柴油机单轨吊和气动单轨吊为组合网络化运输系统,并设计的合理的运输线路。结合现场不同工况的坡度、距离以及设备的牵引力指标对其运输能力进行了核算,核算结果证明所设计的单轨道运输系统可满足实际所需的生产条件。

郭屯煤矿辅助运输系统优化设计

郭屯煤矿地质条件复杂,建井周期较长,具有复杂的辅助运输系统。为了优化郭屯矿辅助运输系统,采用单轨吊运输系统与井下智能监控设备相结合的方法,对郭屯矿辅助运输系统进行优化。结果表明,优化后的辅助运输系统实现了单轨吊采区网络化“无地轨运输”,提高了运输效率;通过单轨吊机车全过程点到点无人化驾驶、遥控驾驶、运输车辆精准定位、整车控制系统、电控系统、监控保护系统、智能物流化管理系统,实现智能车辆精准定位、车辆智能调度、车辆信息管理、地面调度视频监视等功能,提高了运输效率、减小劳动强度,取得了减员、提效、保安的效果,为类似矿井提供参考依据。

煤矿单轨吊运人车辆结构安全分析及优化研究

以DC260/160Y单轨吊为研究对象,介绍一种基于有限元分析的煤矿单轨吊运人车辆结构安全分析及优化方法。首先,以运人车辆形状、规格尺寸、材料特性等参数为依据,利用Solidworks软件构建出相应的有限元模型,将该模型导入到ANSYS软件内后,自动对运人车辆结构静力学特性予以分析,以此寻找出原运人车辆结构中的薄弱点,进而以此为基础对运人车辆结构进行优化。通过优化后运人车辆应用情况的观察可以发现,优化后运人车辆出现损伤的概率明显下降,应将有限元分析推广到单轨吊运人车辆结构设计与优化当中。

单轨吊道岔的结构设计与分析

介绍了单轨吊道岔的应用、结构组成及变道原理。通过数学计算分析了活动轨的摆角、摆动气缸的行程等关键参数,统一了各种不同单轨吊道岔的通用计算公式,为道岔的设计优化提供了理论依据。此外,还介绍了对传统限位装置的改进方案,以提高其可靠性和耐用性。利用SolidWorks软件对道岔轨道接头处的搭接块进行了有限元分析,验证了其结构设计的合理性。

山西某矿防爆柴油机单轨吊运输方案设计

为了提高某矿安全管理水平和运输效率,带来良好的经济和社会效益,改善山西某矿传统运输模式带来的运输效率低下、安全隐患多、运输事故多发等问题,采用理论分析和现场调研的方式,对辅助运输系统进行了设计。通过实践表明,新的运输系统可降低煤矿企业的生产成本,大大减少辅助运输安全事故的发生,对提升煤矿安全生产管理水平有积极的影响。