小型岩孔喷浆机器人设计及其性能分析

为实现喷浆作业质量均匀稳定,本文针对岩孔喷浆过程中参数的影响及其控制进行研究,采用涂层建模、理论参数计算与实验验证方法,得到了喷枪参数、进给推进速度是关键影响因素结论。建立了涂层质量与喷枪参数模型和喷涂进给速度匹配方程,应用于实际喷浆机器人的设计和控制系统中。研制了小型喷浆机器人,完成了喷浆机器人的喷涂实验。实验表明:小型岩孔喷浆机器人可实现对模拟实验隧洞道的喷浆支护作业,本文设计的小型岩孔喷浆机器人能够满足使用要求。

智能化矿用喷浆机器人研究及应用

针对现有井下传统人工喷浆存在的作业效率低、劳动强度大等问题,研究出一种智能化矿用喷浆机器人,结合巷道喷浆工艺,提出了一体化自主喷浆作业工艺完成上料、搅拌、远距离泵送及喷浆的全自动流程化作业;介绍了智能化矿用喷浆机器人的系统组成,采用模块化设计方法,基于拖缆式供电、全液压驱动、多传感器布局等实现机器人样机研制;重点阐述了喷浆机械臂壁面感知与路径规划技术,实现对喷浆机械臂更加高效、稳定的喷浆作业;现场应用表明,采用智能化矿用喷浆机器人一次喷浆作业需1~2人参与,作业效率为18 min/m,对比人工作业,喷浆效率提升2倍,且喷浆作业质量得到显著改善,实现了井下巷道高效、高质量的智能化喷浆作业。

改进A*算法在喷浆机器人路径规划中的研究

针对经典A*算法在路径规划中存在搜索节点多、安全性低、路径转折角度大等问题,提出一种改进的A*算法。通过优化评价函数,减少搜索的时间、提高搜索效率;改变子节点的选择方式,避免喷浆机器人穿过障碍物的顶点、与障碍物之间的距离过近,提高其工作的安全性;通过贝塞尔曲线对路径进行平滑优化,降低了转折角度。在不同尺寸的栅格地图上进行多次仿真实验,仿真结果表明所提算法有效减少搜索时间,增加规划路径的安全性,降低转折角度,路径更加平滑,获得较优路径。

煤矿巷道七自由度喷浆机器人轨迹规划与跟踪控制

针对煤矿巷道喷浆机器人施工过程中存在的动作不连续、位置误差大、稳定性低等问题,提出了一种煤矿巷道七自由度喷浆机器人轨迹规划与跟踪控制方法。根据喷浆机器人静止时工作臂的运动范围和喷枪沿巷道走向的喷浆长度,将巷道划分为若干待喷截面,并规划机器人在每一截面间的移动轨迹和各截面上的工作臂运动轨迹,从而保证机器人在喷浆过程中动作连续。建立了喷浆机器人运动学模型,先采用三次多项式插值法对机器人移动轨迹进行规划,再通过模型预测控制算法对三次多项式插值生成的参考轨迹进行跟踪控制,实现机器人在巷道内精确、平稳移动。根据标准的D-H参数法建立了工作臂运动学模型,采用3-5-3分段多项式插值法对机器人在待喷截面的工作臂运动轨迹进行规划,使工作臂在喷浆过程中具有连续的加速度。仿真结果表明,喷浆机器人移动过程中最大位置误差为0.07 m,最大方向角误差仅为0.99 rad,移动速度整体稳定,且速度发生波动后能快速回到稳定状态,满足机器人移动准确、平稳的要求;工作臂运动过程中,喷浆轨迹、关节变量变化、关节速度和加速度曲线整体连续、平滑,满足喷浆动作连续、稳定的要求。

高海拔隧道喷浆出碴过程风速场及粉尘分布规律数值模拟研究

为明确气压等环境参数对粉尘运移的影响,掌握高海拔隧道空间重点产尘工序粉尘质量浓度分布,使用Fluent软件模拟隧道喷浆和出碴阶段风速场和粉尘质量浓度场,分析海拔对隧道空间内风流和粉尘质量浓度波动性的影响。通过曲线拟合风速场和粉尘质量浓度场的沿程分布,建立隧道粉尘质量浓度预测模型。引入风速不均匀度和粉尘质量浓度不均匀度参数,构建海拔与风速、粉尘质量浓度不均匀度的线性回归方程。研究结果表明:1)高海拔地区隧道通风过程中,粉尘运移速度接近风速所用时间相比平原地区较长;低海拔地区风流接近直线沿全断面流出隧道,随着海拔升高,风流覆盖范围逐渐缩小,风流在水平方向逐渐沿S型流出隧道。2)喷浆过程中,距掌子面40 m以内风速较高,40 m以外风速迅速下降,在距掌子面60~180 m均匀波动;隧道整体粉尘质量浓度随海拔上升而发生波动性变化,在距掌子面20~180 m均匀下降,呈近似线性降低。3)出碴过程中,海拔上升,断面平均风速和呼吸面平均粉尘质量浓度值无明显变化,风速不均匀度和粉尘质量浓度不均匀度逐渐呈线性升高;海拔每上升1 000 m,风速不均匀度上升0.156 m^(2)/s^(2),粉尘质量浓度不均匀度上升4.42×10^(-6)kg/m^(3)。

面向喷浆机械臂电液比例控制系统的降噪处理研究

考虑到系统辨识数据的预处理能够提高喷浆机械臂电液比例控制系统的建模精度,采用小波变换滤波算法对采集的传感器数据进行滤波降噪处理。应用表明,在以sym5为小波基函数时,信噪比数值最大且均方根误差最小,降噪效果最好。滤波降噪结果能够为电液比例控制系统数学模型的精确辨识奠定基础。

基于Workbench的喷浆机器人机械臂固定座有限元分析与优化

为实现喷浆机器人机械臂固定座高可靠性与轻量化的设计要求,在理论计算的基础上,运用Creo软件对机械臂固定座进行三维建模,并通过Creo与Workbench的通用接口,将模型导入Workbench中对其进行静态特性分析和拓扑优化设计。通过对机械臂固定座优化前、后的静力学特性和重量进行对比分析,结果显示在满足可靠性的前提下,机械臂固定座总重量较优化前减轻了约30%。验证了拓扑优化的可行性,同时为机械臂固定座后续的设计和改进提供了参考。

多头搅钻头分散型喷浆技术在联合水库防渗处理工程中的应用

多头搅防渗墙是一种有效的水库堤防大坝防渗加固处理工艺,在各类型水库防渗处理中得到了广泛的应用。在盱眙联合水库等防渗处理工程中采用了多头搅钻头分散型喷浆工艺进行施工,完工达到龄期后对多头搅墙体进行了探坑外观检查及取芯室内试验检测,检查结果显示墙体外观质量良好,室内检测结果显示芯样抗压强度、渗透系数在不同部位的差距大大缩小,墙体质量上下均质性显著改善。此次多头搅钻头分散型喷浆工艺在盱眙中小型水库坝体防渗处理工程中取得了良好的技术效果和经济效果,对类似水库的防渗处理具有一定的指导意义。

煤矿小型巷道喷浆机械手结构设计

针对煤矿小型巷道空间狭小、现有喷浆机械手外形偏大、人工手持喷浆劳动强度大等问题,设计了一套以螺旋摆动马达为主要驱动的喷浆机械手。该机械手采用平面三连杆机构搭配直线伸缩臂,能保证喷枪与受喷面的最佳距离和角度,从而有效降低喷浆回弹。基于煤矿喷浆工艺流程,设计了机械手的喷浆动作流程。运用三维软件构建了机械手的结构模型,对主要零部件进行了设计、计算和有限元分析;最后研制出样机并进行了工业性试验。试验结果表明,喷浆机械手刚性好、距离和角度控制精度高、动作灵活,能满足煤矿小型巷道喷浆要求。

新景矿湿式喷浆机优化改进研究与应用

新景矿长期以来采用JPS型喷浆机封闭岩石巷道,分析认为,该喷浆机存在工人劳动强度高、喷浆效果不理想、存在一定的安全隐患等问题,已不能满足矿井的生产需求。因此,对喷浆机臂架进行了改进,同时增设了智能化控制系统,可实现自动识别巷道轮廓和自动喷浆作业。新型ZSPB喷浆机在新景矿材料斜巷进行了工业性试验。应用表明,与JPS型喷浆机相比,新型喷浆机的顶部回弹率降低31%,一次喷射厚度提高7.4%,强度达到24.8 MPa,超过了C20混凝土的标准,工效提高20%以上,取得了理想的应用效果。

喷浆机器人液压系统的节能化设计

喷浆机器人是煤矿井下巷道支护的主要机械化工具,其动力系统常采用液压系统。在智能化、节能减排的政策驱动下,以节能为目标,分析了液压系统节能的主要方法,并以现有的机型CPF-50LY为例分析了其设计中的节能因素,为井下设备液压系统的节能化设计提供参考。

华阳一矿掘进工作面喷浆机制浆降尘技术研究

为解决锚网喷工作面喷浆作业产尘量较大的问题,通过理论分析、实验研究、工业实践等方法进行喷浆机降尘技术研究,设计采用刮板输送机控制下料期间的粉尘,采用控尘罩控制制浆期间的粉尘,通过实验确定最佳抽吸参数;分析影响湿式除尘器除尘效率的因素,得到了过滤网孔径、喷雾气水比等最佳参数。将设计的喷浆机控尘系统在华阳一矿81214掘进工作面进行了工业应用,总体除尘效率在96%以上,应用效果良好。

基于ADAMS的喷浆液压机械臂动力学仿真分析

为解决煤矿巷道喷浆支护作业机械智能化程度低、喷浆均匀性差、工作效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣等难题,分析现有某新型六自由度喷浆液压机械臂方案,并进行机械臂运动学方程推导及动力学仿真。首先采用标准D-H法建立其连杆坐标系,研究机械臂的坐标系及其变换,通过齐次变换矩阵计算,借助Matlab软件求解并化简,得到机械臂正运动学方程。采用Solidworks软件对机械臂的大臂、中臂、小臂、混凝土喷嘴及各回转关节进行机械结构三维建模,导入ADAMS软件中对喷浆液压机械臂进行动力学仿真研究,分析其在最大载荷工况下的运动轨迹及第一、第二两个典型受力关节所受到的作用力及力矩曲线图、角速度变化曲线。仿真结果可为后续的机械臂第一、第二关节结构优化、液压系统选取及控制研究提供参考。

传统喷浆与新型薄壁喷浆工艺对比应用研究

在煤炭采掘过程中,大多数矿井目前采用锚杆、锚索及U型钢支架作为巷道主体支护,为满足破碎顶板煤砟块掉落伤人以及井下特殊点地点阻燃防止瓦斯涌出及煤体氧化达到阻燃效果,往往采用C20喷浆工艺采用锚喷支护封闭巷道。传统喷浆作业设备操作繁复,C20配比所需水泥、砂子,石子,速凝剂等材料的运输量大,占用人力多,喷浆料配比时搅拌时粉尘大降尘困难,喷浆机回弹率往往在10%以上,不易于井下施工。冀中能源峰峰集团辛安矿现场施工面临同样的问题,喷浆工艺急需改革。

D^(*)算法在喷浆机器人路径规划中的应用研究

路径规划是喷浆机器人自主行走过程中的重要环节,针对传统A^(*)算法在路径规划中的不足,研究采用实时性更强且可以躲避动态障碍的D^(*)算法。利用MATLAB建立栅格地图并进行仿真,结果表明:D^(*)算法路径规划的时间短、效率高,适用于喷浆机器人在陌生环境或有动态障碍的场景中规划路径。

机械喷浆抹灰技术在现代绿色建筑工程施工中的应用

近几年,随着国内建筑业的快速发展,建筑业各领域的技术都得到了进一步的提升,当然机械喷浆抹灰技术也不例外,采用该工艺不但可以取代人工作业,而且还可以对上浆的用量和比例进行科学、高效的控制,从而保证了工程的品质,减少了建设费用,同时还可以延长建筑的使用年限。为此,文章着重研究了机械喷浆抹灰技术在现代绿色建筑工程施工中的应用,并重点分析了该技术的优势及存在的问题,以供参考。

高层建筑机械喷浆抹灰施工技术

机械喷浆抹灰是通过机械设备对墙面进行喷涂,使砂浆材料形成一层具有一定强度和耐久性的混凝土保护层,以提高建筑物的抗渗、防火、抗冻性能,改善室内的使用环境。高层建筑机械喷浆抹灰施工技术是对高层建筑主体结构、外装饰面层及装饰抹灰层进行一次性作业,达到装修装饰一体化的目的。该技术可缩短施工工期,提高工效,节约成本。可用于高层建筑主体结构施工中的模板支撑、楼板及外墙外保温、混凝土现浇剪力墙及框架结构墙体等部位的墙面修补和找平处理,可广泛应用于大面积建筑墙面、天棚及卫生间等部位的装饰抹灰。

机械喷浆抹灰技术在现代绿色建筑工程施工中的应用研究

随着绿色建筑的兴起,机械喷浆抹灰技术作为一种高效、环保的施工方法,受到了广泛关注和应用。本文对机械喷浆抹灰技术在代绿色建筑工程施工中的应用展开分析,首先介绍了机械喷浆抹灰技术的原理、特点,然后对其在绿色建筑工程中的应用进行研究,最后总结了其在绿色建筑工程施工中应用的局限性,并提出了相关改进措施,旨在促进机械喷浆抹灰技术在绿色建筑工程中的应用。

巷道支护快速喷浆技术研究

该文在常规支护的基础上设计了锚杆、金属网、喷浆的联合支护方案,并重点阐述了快速喷浆技术的实现方法。首先,给出了锚杆、金属网、喷浆的联合支护方案的实现过程,并勾勒出联合支护方案的施工结构。其次,对锚杆的顶部长度、侧向长度、锚杆间距,分别给出了加固拱计算方法和悬吊计算方法。最后,给出了快速喷浆原料配比的三阶段设计过程,并选取快速喷浆设备,进而分析了快速喷浆过程的性能曲线。该文的研究成果为巷道安全作业提供了技术支撑。

喷浆玉米皮替代玉米粉对山羊生长发育、采食和消化、屠宰性能、血清生化指标及肉品质的影响

本试验旨在研究喷浆玉米皮替代玉米粉对山羊生长发育、采食和消化、屠宰性能、血清生化指标及肉品质的影响。选用24只体况良好、体重相近的9月龄湘东黑山羊,随机分成2组,每组12只。玉米粉组饲喂基础饲粮,喷浆玉米皮组饲喂以喷浆玉米皮替代玉米粉的试验饲粮。预试期10 d,正试期80 d。结果表明:1)玉米粉组和喷浆玉米皮组之间山羊的体重、体高、体斜长、胸围、尻长和荐高的初始值和终末值均没有显著差异(P>0.05)。2)与玉米粉组相比,喷浆玉米皮组山羊的有机物、淀粉和总能的表观消化率显著降低(P<0.05),粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的表观消化率显著提高(P<0.05)。3)与玉米粉组相比,喷浆玉米皮组山羊的血清白蛋白含量显著降低(P<0.05),血清尿素含量显著升高(P<0.05),其他血清生化指标无显著差异(P>0.05)。4)玉米粉组和喷浆玉米皮组之间山羊的眼肌面积、背膘厚和心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏重量及其指数均无显著差异(P>0.05)。5)玉米粉组和喷浆玉米皮组之间山羊的背最长肌、臀中肌和股外侧肌的肉色、pH_(45 min)、pH_(24 h)、剪切力、滴水损失、系水力和熟肉率均无显著差异(P>0.05)。由此可见,喷浆玉米皮替代玉米粉对山羊生长性能、屠宰性能和肉品质无不利影响,说明喷浆玉米皮可以作为饲料原料应用于山羊养殖。