垂直导柱式固体充填液压支架研究分析

针对现有固体充填液压支架应用于较薄煤层充填开采时,存在充填空间视线受阻、充填效果较差的问题,创新设计了一种新型的具备可观察充填空间的垂直导柱式薄煤层固体充填液压支架。基于垂直导柱平衡系统特征,建立了垂直导柱与顶梁的力学模型,校核检验了该支架结构与强度性能,对比了该支架在低采高视角观察上较普通四连杆支架的优势,结果表明,该支架大大增加了薄煤层充填可视面积,为支架进一步的优化提供重要参考。

矿用固体充填液压支架控制系统

针对固体充填液压支架自动化程度低,导致煤炭充填开采效率低下的问题,设计开发了固体充填液压支架自动化控制系统。给出了充填液压支架控制方案,包括系统的整体控制框图,相关传感器的布置位置,自动充填控制流程以及系统的控制模式。该系统不仅提高了充填液压支架的稳定性和可靠性,而且也提高了充填开采的效率,具有很好的推广和应用价值。

基于有限元法的固体充填液压支架底座结构参数优化

为提高固体充填液压支架底座的强度和可靠性,以ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架底座为研究对象,在满足强度要求的前提下,以减小底座质量和变形位移为优化目标,利用三维建模软件建立了底座的有限元模型,采用有限元法,在ANSYS Workbench软件中进行有限元分析,通过观察应力云图,选择液压支架底板厚度、外侧主筋板厚度、内侧主筋板I厚度、内侧主筋板II厚度为变量,对液压支架底座结构参数进行优化。结果表明,优化前后底座应力集中区的应力和变形位移变化不大,但是底座的质量明显减小,其质量减小了334.7 kg,也同时改善了底座的强度分布不均现象。

基于有限元法的固体充填液压支架底座结构优化

为提高固体充填液压支架底座的强度和可靠性,以ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架底座为研究对象,根据其结构和工作特点,建立了顶梁和底座的受力模型,并对底座进行工况分析,确定了其危险工况和对应的加载方式,利用Pro/E软件建立了底座的有限元模型,采用有限元法,在ANSYS Workbench软件中对其进行了有限元强度分析,根据分析结果对底座进行结构优化改进,通过优化前后有限元结果对比,结果表明,优化后底座的强度得到了明显的提高,特别提高了底座的抗弯抗扭能力,最大等效应力下降了79.1%,最大变形位移减小了35%。

固体充填液压支架全位姿测量及虚拟仿真

针对固体充填液压支架处于复杂地质条件下时空间位姿状态动态变化难以直接识别,现有位姿测量系统存在位姿参数部分缺失的问题,设计了一种固体充填液压支架全位姿测量系统。利用3D Max建模软件建立了固体充填液压支架三维模型,基于固体充填液压支架不同的特征节点,采用多传感器融合测量方法获取反映其空间全位姿的9个参数,即支架底座倾斜角(与水平面夹角)、顶梁姿态角(与水平面夹角)、支架高度、推矸推移距离、护帮板状态、推压密实机构倾角(与后顶梁夹角)、推压密实机构推移距离、支架组护帮板之间的距离、刮板输送机中部槽与支架推矸的夹角。将倾角传感器布置于前顶梁、后顶梁、底座、推压密实机构千斤顶等处,用于测量支架的底座倾斜角和前后顶梁姿态角等,将位移传感器安装在支架的推矸和推压密实机构上,用于测量推移距离等。利用视觉传感器采集图像数据,通过建立单目视觉测量模型及全局坐标系与局部坐标系的转换,分析计算固体充填液压支架组护帮板之间的距离、支架推矸与刮板输送机中部槽之间的角度、护帮板状态和支架高度等。针对现有固体充填液压支架虚拟仿真系统在数据分析、运动关系约束等方面缺乏深入研究的问题,设计了基于Unity3D的固体充填液压支架虚拟仿真系统,该系统利用Unity3D实现了支架运动仿真,可实时反映支架运行时的位姿状态变化。基于Unity3D的固体充填液压支架虚拟仿真系统与固体充填液压支架全位姿测量系统配套使用,可真实反映固体充填液压支架的运行状态,保证固体充填液压支架仿真的稳定性及数据的可靠性,为固体充填液压支架平稳运行提供了技术支持。

固体智能充填液压支架形态表征方法研究

在矿山智能开采的理念指导下,分析了固体充填液压支架的结构特征、典型工况形态,及支架形态表征的必要性。首先提取了支架机械结构特征,建立了支架二维平面骨架模型,对比不同坐标系,建立了支架形态表征模型,形成了支架形态表征方法。并给出了形态表征方法在支架支护形态识别、干涉形态识别中的应用。最后,应用SolidWorks-MATLAB对ZC5160/30/50D型固体充填液压支架进行了仿真应用,结果表明了形态表征方法对支架的工况形态表征具有极高的准确性和可靠性。

基于SolidWorks的垂直导柱式充填液压支架有限元分析

以ZC14400-16-31新型垂直导柱式固体充填液压支架为依据,利用SolidWorks根据支架参数绘制三维实体模型,参考行业标准许可的工况,结合充填液压支架加载校核研究现状,确定了4种支架加载工况,利用SolidWorks Simulation进行静力学仿真。结果显示:液压支架的主体结构应力均小于材料的许用应力,同时确定了顶梁、底座、导柱最大应力和最大变形的位置,为垂直导柱式固体充填液压支架的进一步优化提供参考建议。