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。

巷道临时支护支架同步阀阀腔气蚀特性研究

针对巷道临时支护支架同步系统中同步阀的气蚀现象,采用Fluent建立了阀腔多相流模型,研究了不同参数(阀口排数、固定节流口直径、双排阀口间距离、阀口数)对阀腔内气蚀强度与分布的影响规律,通过优化得到了各参数的最优值。结果表明:当同步阀采用双排机构、固定节流口直径为6mm、双排阀口距离为10.5mm、阀口数为12时,与初始的阀腔流场相比最大气相体积分数降低24%,气蚀面积缩小,抗气蚀能力得到增强。

煤矿水压安全阀异形阀腔瞬态空化特性研究

安全阀是煤矿液压支架水压化的关键元件,但由于水介质的汽化压力较高,导致液压元件在节流口处易产生空化。为了深入研究煤矿水压安全阀异形阀腔瞬态空化流场分布,通过Fluent软件,对简化后的安全阀异形阀腔流场分别进行网格和时间步长独立性验证,确定了网格数量与时间步长后对异形阀腔流场进行瞬态分析。通过瞬态模拟仿真结果可知:流场内部存在着一定的周期性空化流动,湍动能条带的前、后端处促进了空化云团的产生、发展和溃灭,空化周期的变化规律和湍动能值的变化趋势相反。速度漩涡和由高速射流区产生的湍动能条带是影响周期性变化的重要因素。

煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人控制系统设计

为实现煤矿抽水蓄能电站建设前期废弃矿洞的勘探和建成后期地下厂房系统、地下水库的巡检任务,提出了一种结构布局合理、姿态调节灵活、控制稳定精确的煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人。以煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人为研究对象,简要介绍了机器人的总体方案设计,重点研究了其控制系统的设计,阐述了控制系统软、硬件的设计与实现,并通过Matlab Simulink仿真软件进行了数字仿真实验。仿真结果表明:艏向运动控制系统调整时间约为10.8 s,系统响应时间约为8 s,振幅超调量仅为6.5%,系统稳态误差不超过3°,满足艏向运动控制要求,从而验证了控制系统设计的正确性和可行性。研究结果具有较高的工程实用价值,为后续水陆两栖机器人的研制奠定了理论基础。