基于Unity3D的工作面液压支架群组空间支护姿态数字孪生重构方法

煤炭是我国的关键能源,保障煤炭资源安全高效开采对我国具有重要战略意义。我国煤炭资源以井工开采为主,生产环境较恶劣且工人劳动强度大,智能化开采因其减人提效理念内涵成为我国煤炭行业高质量发展的必由之路。液压支架是井工开采关键支护装备,其支护性能同时受本体支护姿态及群组关联姿态影响。受井下复杂开采条件影响,液压支架支护姿态信息获取困难,因此如何智能精准地感知液压支架群组空间支护姿态是制约智能化建设的重大难题之一。为精准描述工作面液压支架群组空间支护姿态,首先分析了液压支架群组空间连接关系,建立了基于多杆双驱的液压支架自姿态感知模型和基于空间多线协同定姿的架群姿态感知模型,分析了不同求解策略对自姿态模型解算性能影响。随后借助三维互动平台Unity3D搭建了工作面液压支架群组数字孪生环境,开发了基于工作面真实场景数据驱动的可视化系统。最后,依托山东某矿对所述方法开展了工程验证,结果表明提出的液压支架群组空间支护姿态孪生重构方法能精确映射实际液压支架群组真实空间支护位态,解决了液压支架支护本体支护姿态信息易受现场振动干扰和支架群组关联姿态信息缺失难题。论文所提方法为工作面多智能体运行行为全场景虚拟再现及工作面智能化建设提供思路借鉴。

掘进临时支护支架设计及静载特性分析

针对传统巷道支护方式施工效率低,进而限制巷道掘进效率的问题,设计了新型支护支架。通过Solid Works建立三维装配体模型,并通过ANSYS Workbench软件运用内加载与中间外加载这两种加载方式对该支架进行了静载特性分析。结果表明,中间外加载情况下支架变形是内加载的10.27倍,应力、应变分别为内加载的2.14、2.13倍;内加载情况下支架变形主要集中在掩护架和平衡千斤顶的铰接点附近,而中间外加载情况下支架变形主要集中在顶梁架前端;内加载情况下支架的应力、应变主要出现在顶梁架与支撑千斤顶的铰接耳座、掩护架与平衡千斤顶的铰接耳座,而中间外加载情况下支架的应力、应变主要出现在加载平板与顶梁架接触区域,掩护架、前连杆也有较为明显的应力、应变;通过选择合适的材料,可使两种加载方式下的支架都具有较高的可靠性。