护盾式临时支护机器人带压行驶液压控制系统研究

护盾式临时支护机器人是适应夹矸与片帮共存的大断面巷道智能掘进机器人系统的重要组成部分,其主要功能是为实现“掘支并行”作业提供安全可靠的工作空间。为加强护盾式临时支护机器人推移行驶过程中对围岩的安全稳定支护,根据护盾式临时支护机器人结构、工作环境与作业需求,建立其带压行驶的推移量与支护力数学模型及带压行驶动力学模型,设计了护盾式临时支护机器人带压行驶液压控制系统。该系统主要由支护液压系统、行驶液压系统组成:静态支护时,支护液压系统需时刻输出大于上盾体自身重力的支护力,行驶液压系统处于待机状态;带压行驶时,支护液压系统和行驶液压系统同时工作,在保证临时支护机器人“减压不离顶”的同时,与顶板时刻带压并稳步前移。提出了基于模糊PID的护盾式临时支护机器人带压行驶精准控制方法:通过集成在推移油缸上的位移传感器与液压回路中的压力传感器实时采集临时支护机器人的压力与位移信号,用于反映临时支护机器人带压行驶途中支护力和行驶位移的变化情况,并根据支护力和推移量的误差和误差率,利用模糊PID算法对支护力和推移量的控制参数进行修正,实现基于模糊PID算法的带压行驶可靠控制。仿真与实验结果均表明,模糊PID控制的效果优于传统PID控制,在模糊PID控制下,护盾式临时支护机器人推移行驶过程中的支护力相对误差小于1%,行驶位移误差小于2 mm,且支护力和推移量控制响应速度快,保证了推移行驶过程中对围岩的安全稳定支护。

ZY13000/20/40D掩护式液压支架设计

针对某矿区实际工作面使用工况,对液压支架的总体参数、结构形式、技术特点进行了重点研究,设计了ZY13000/20/40D两柱掩护式液压支架。使用结果表明,该支架结构稳定、支护效果好,能够满足井下工作面使用要求,可以为类似工况的液压支架设计提供相关经验。

大采高五连杆两柱掩护式液压支架优化设计研究

为进一步探究厚煤层大采高液压支架的优化设计工作,以正文煤业11105工作面所使用的ZY12000/29/65型两柱掩护式液压支架为研究对象,对该液压支架在大采高煤层下应用效果较差的问题进行优化,设计了一种五连杆两柱掩护式液压支架,并对该支架结构的上前连杆、下前连杆和后连杆3个关键部件的尺寸进行优化调整。从仿真测试结果来看,该液压支架应力值低于材料许用应力,表明支架结构整体稳定,设计基本可行。

液压支架护帮板焊接变形分析及其控制研究

为了确保液压支架焊接结构件的力学性能达到最佳状态,符合高强度、安全可靠性的要求,以矿用液压支架护帮板焊接变形工艺为主要研究对象,焊接工艺技术虽然可以焊缝可以合理地提高护帮板的钢性指标,但由于受热不均匀,可能会出现收缩变形、弯曲变形、角变形等变形问题,因此,着重讨论液压支架护帮板焊接变形分析及其控制研究,以供在解决生产护帮板过程中的问题时作为参考。

液压支架掩护梁的优化设计及其实践应用

掩护梁结构是液压支架的主要承力结构件,对其开展优化设计能显著提升液压支架的设计水平。以ZY5000/8.5/16型液压支架的掩护梁为例进行分析,在概述液压支架及掩护梁结构的基础上,利用ANSYS软件建立仿真模型,分析发现掩护梁的安全系数很高,有很大的轻量化设计空间。选择掩护梁的10个关键结构尺寸作为优化对象,以最大变形和等效应力为约束条件,以总质量为优化目标,通过优化使得掩护梁整体质量减轻了17.6%。将新的掩护梁部署到煤矿工程实践中,经过一段时间的应用发现整体运行稳定,验证了轻量化优化设计的有效性。

大采高综放工作面支架侧护板导致的歪架问题研究

在大型综放采煤工作面中,支架使用过程会出现歪架问题,支架歪架问题对综放工作面的稳定性和生产效率造成了严重的影响。为满足提高产量和加大采高的需求,10303工作面采用了ZF10000/23/45D电液支架,该支架比ZFS7200/20/40型支架重8 t,侧护板推力增加60 kN,采高从3.3 m提升至3.6 m。然而,在采用这套新型支架的开采初期,工作面出现了严重的歪架现象,对生产造成了严重影响。经过总结和分析,发现主要原因是支架侧护板的设计。

迈步液压支架优化设计数值模拟研究

为解决液压支架工况受力大的问题,文章利用数值模拟软件对液压支架顶梁与底座两端中受载、顶梁偏心受载且底座承受扭转载荷、顶梁偏心受载且底座两端受载三种工况下的应力进行分析,给出了应力集中点后,对液压支架进行优化设计,然后对优化后的液压支架受力情况进行分析。分析发现:经过优化后支架的工况受力有了明显的改善,证明该优化方案可行,所研究内容可为矿井液压支架优化设计提供有力参考。

基于Pro/E和ANSYS的液压支架掩护梁有限元分析

在顶梁单侧加载工况下,分析了液压支架掩护梁的受力情况,利用Pro/E建立了掩护梁的三维模型,通过IGES中间文件将模型导入ANSYS中,建立了掩护梁的有限元力学模型。通过ANSYS分析计算,得到了掩护梁的应力和位移分布。计算结果可用于修正设计,提高掩护梁结构的可靠性,为液压支架部件的结构优化打下了基础。

ZY6800/17/35型掩护式液压支架的研究

首先介绍了内蒙古乌拉素煤矿地质条件,据此选型确定ZY6800/17/35型掩护式液压支架,较详细说明了该液压支架的主要技术参数及结构特点,并分析了该型号掩护式液压支架关键部件及液压系统的设计,为类似地质条件液压支架的选型和设计起到了很好的借鉴作用。

高水压条件下泥水盾构隧道开挖面支护压力特性分析

高水压条件下,泥水盾构隧道施工过程中开挖面支护压力对开挖面稳定性和地层变形的影响很大。结合南京地铁3号线浦珠路站—滨江路站区间过江隧道工程,建立了模拟盾构隧道开挖面失稳过程的数值模型,研究了开挖面支护压力与土体变形之间的关系以及相关参数对其影响。研究表明,相比于无水压的情况,高水压条件下开挖面前方土体发生较小位移时开挖面支护压力就达到极限值,且极限值增大约一个量级,开挖面更易失稳。随着内摩擦角、水位和隧道直径的增大,开挖面极限支护压力比增大,开挖面稳定性降低,但变化趋势逐渐变缓,开挖面极限支护压力比与内摩擦角、水位呈抛物线形式,与隧道直径呈幂函数形式。随着黏聚力、埋深的增大,开挖面极限支护压力比减小,开挖面稳定性升高,但变化趋势逐渐变缓,呈抛物线形式。弹性模量对开挖面稳定性几乎没有影响。研究结果可为高水压条件下盾构隧道施工中合理确定支护压力提供参考。

液压支架主要承载构件焊接残余应力对比分析

针对综合机械化采煤工程中的安全性问题,以高强钢液压支架的掩护梁和底座为研究对象,应用X射线法对焊后及热处理后的残余应力水平进行评价.对液压支架掩护梁和底座在焊接后热处理后进行两次残余应力现场实测,分别选择各构件特殊部位6～10个区域(40多个测点)进行研究,定量给出了残余应力的总体水平及应力分布规律.结果表明,焊接后底座应力水平普遍高于掩护梁,最高应力为429.4 MPa(0.62ReL),掩护梁最高应力为348 MPa(0.50ReL).经过整体热处理,残余应力明显下降,底座及掩护梁残余应力最大值降幅为37%及71%;平均值降幅为46%及76%,新型热处理工艺对降低焊接残余应力有显著效果.

两柱大采高强力放顶煤支架的特点与创新发展

介绍了放顶煤液压支架的现状和发展趋势,通过与四柱放顶煤液压支架进行对比分析,认为两柱式放顶煤液压支架前端支顶力大,控制煤壁片帮和架前冒顶能力强;顶梁位态调整幅度大,适应外载变化和自身调节能力强;易于实现自动化控制;同等宽度支架可达到的工作阻力低。阐述了两柱放顶煤支架近几年创新发展的新成果:提高两柱式放顶煤液压支架的极限工作阻力;开发自动化放煤系统;提升钢板性能,降低液压支架质量;认为两柱式大采高强力放顶煤支架将成为大采高自动化综放工作面的首选架型。

两柱掩护式大采高强力放顶煤液压支架的研制

根据两柱掩护式放顶煤液压支架的使用情况,分析了增强两柱掩护式放顶煤液压支架支护能力的必要性和增大放顶煤支架高度的意义,针对双山和神树畔煤矿条件设计了ZFY17000/27/50D型两柱掩护式大采高强力放顶煤液压支架,介绍了其主要技术参数,研究了支架在4.5 m高度时外载作用位置与支护性能的关系,结果表明:外载合力作用位置在立柱工作区时,该液压支架支护性能可得到充分发挥,当开采高度为4.5 m时,立柱工作区范围为距顶梁后端1 576～1 804 mm。

基于ANSYS的液压支架掩护梁结构优化研究

以ZY3800/15/30型两柱掩护式液压支架为研究对象,建立了掩护梁的结构优化设计模型,利用ANSYS的参数化设计语言APDL,获得了掩护梁优化模型的求解,实现了掩护梁的重量减轻约6.53%,减重效果比较明显。该研究方法可推广到液压支架其他部件的结构优化设计,也为液压支架的整体结构优化提供了有益参考。

基于ANSYS Workbench液压支架掩护梁的优化设计

以ZY8800/17/35D两柱掩护式液压支架为研究对象,对液压支架掩护梁进行平面受力分析,并利用ANSYS Workbench软件,对掩护梁进行结构静力学分析,通过对与掩护梁相联接的销轴孔参数的优化,可以明显降低掩护梁的重量及所受的最大应力。结果表明,选择合适的掩护梁尺寸,能够降低掩护梁的重量及所受的应力,效果明显,从而为掩护梁的结构设计提供一定的参考。

二柱掩护式液压支架受力分析及优化

通过对二柱掩护式液压支架工作原理进行分析,建立了运动学和力学数学模型,得到支架在降架过程中的运动和力学特性;结合支架数学模型,对四连杆机构和平衡千斤顶安装定位进行优化,从而提高了支架的支护效率并改善了支架对顶板的适应性,对液压支架设计工作有一定的参考价值。

遥控式端头掩护支架在综采面快速回撤中应用

为了配合神东矿区综采工作面内外辅巷多通道快速回撤搬家工艺,基于回撤工作面端头三角区机械化支护的重要性,提出了四柱支撑掩护式的回撤三角区支架代替部分木垛支护端头三角区部位,分析了ZZ7200/18/36型三角区掩护支架采用电液控制系统和特殊的十字头连接方式在回撤工艺中的应用。结果表明:三角区掩护支架实现了巷道端头顶板机械化支护,大幅提高了回撤效率和安全水平。

大采高掩护式液压支架支护性能仿真研究

为提高大采高掩护式液压支架的工程应用性能,介绍了双伸缩立柱的支护特征,构建了掩护式液压支架支撑升架到恒阻阶段的Simhydraulics参数化仿真实物模型,并对赋值后的参数化模型进行仿真。仿真结果表明:在外载作用下,安全阀按调定压力开启溢流,中缸压力随外缸压力变化,并在安全阀开启后保持恒定;从理论上分析了降柱时能量对液压支架液压系统和元器件设计的影响,同时验证了设置2个大流量安全阀的理论依据、平稳转动操作手柄对降柱的必要性和压缩后高压乳化液形成的能量对立柱可靠性的影响,为液压支架使用和设计提供了理论参考。

基于ANSYS的薄煤层掩护式液压支架顶梁静态特性分析

根据薄煤层综采的特点,给出了薄煤层掩护式液压支架的总体结构方案,建立了顶梁的三维实体模型并进行了模型简化、网格划分和边界条件的确定,分析了顶梁受两端集中载荷和受单侧载荷2种工况的受力情况,分别对这2种工况施加了边界条件和载荷,通过计算结果分析了顶梁的静态特性,指出了薄煤层掩护式液压支架顶梁设计中存在的问题,并给出了解决方案和措施。

液压支架顶梁、掩护梁侧推机构的研究

对液压支架侧推机构侧护板用的弹簧力、侧护板千斤顶开启压力进行了计算,分析液压支架侧护板不弹的原因;计算侧护板千斤顶力矩,分析液压支架侧护板收回不同步蹩卡原因。