巷道掘进截割钻进先进技术研究现状及展望

为响应智能化煤矿发展需要,同时为改善综掘工作面智能化无人化发展较综采工作面滞后现状,提出了掘进装备自主定型定向截割、掘进装备自主巡航、掘进机健康管理技术及多机多工序智能协同控制技术四大截割钻进装备先进技术并给出研究方向。针对掘进装备自主定形定向截割技术,通过研究不同掘进装备的截割轨迹规划、机身振动特征对截割头轨迹误差的影响规律及不同掘进速度下掘进巷道顶板稳定性分析方法进行掘进装备截割路径及截割速度规划研究;通过研究位姿监测技术、恒功率截割技术、记忆截割技术实现掘进装备自主定形定向截割控制;通过数字采集系统构建掘进巷道数字孪生虚拟模型,采用掘进机虚拟操纵平台实现掘进机远程自动截割控制。通过掘进巷道环境感知技术,构建掘进巷道的三维模型并标明巷道的安全情况;利用激光扫描及多种算法,形成巷道三维点云模型;对激光、通信、视觉及惯性等传感器等进行技术互补性融合,利用多种融合算法,实现高精度巷道感知;采用随钻测量系统进行瓦斯监测和超前探水作业;将视觉感知技术、激光测距技术、全站仪、超宽带定位技术等融入井下巷道的设备定位系统中,实时监测巷道内的掘进机位姿。通过结合掘进机健康管理技术发展现状,梳理出掘进机健康管理技术在故障预警技术、故障诊断技术、寿命评估技术3个方面存在的不足,并针对所面临的挑战提出了跨时空域度的监测信息多源数据融合技术、掘进机与断面岩层耦合作用机理、突发事件风险识别模型、自学习健康管理系统4项拟解决的科学问题。通过多传感器信息融合技术,研究掘进系统截割单元及临时支护单元的控制方法,分析多源信息分析处理及优化策略,以自动截割系统和超前临时支架移架系统为例,阐明了多传感器信息融合的运行机制,提出多工序协同控制技术难点及实现这一目标需要解决的2个关键点。

隔热屏辊压成型作业中压下系统力学特性

为验证辊压机压下系统新型方案的可行性,建立主、从动辊垂直振动系统非线性动力学模型,并对主、从动辊垂直振动系统非线性动力学方程进行建立及求解.运用Matlab软件对主、从动辊垂直振动动力学模型进行幅频特性仿真分析.研究结果表明:在主共振的情况下,刚度系数与阻尼系数的改变并不会影响主、从动辊垂直振动系统幅频特性曲线的整体变化趋势;在超谐波共振的情况下,刚度系数与阻尼系数对主、从动辊垂直振动系统幅频特性曲线变化规律的影响与主共振的情况大致相同.研究结论为新型辊压机压下系统进行动力学特性分析及疲劳分析提供理论依据.

井下水仓正铲清挖机构运动学及动力学分析

为解决煤矿井下水仓清挖机构效率低、适应性差等问题,研究一种具有大翻转角度的煤泥正铲清挖机构。采用SolidWorks进行建模装配,利用运动链环路运动学分析方法建立清挖机构运动学模型进行正反解验证,并建立虚拟样机模型,利用ADAMS对虚拟样机模型进行仿真,将仿真值与理论计算值进行对比,最后通过ADAMS对清挖机构展开动力学分析。结果表明:正反解输出值之间存在微小的误差,ADAMS运动学仿真得到的清挖机构铲斗末端的姿态数据与理论计算值相差不大,同时移动轨迹具有连续性和平稳性,符合基本使用要求,证明建立的理论模型、仿真模型的正确性和清挖机构运动学参数的合理性。通过ADAMS动力学仿真得到了清挖机构工作过程中主要构件的受力情况,为后续优化设计及工业性运用提供了理论依据。