基于采煤机摇臂销轴载荷数据卡尔曼最优估计的煤岩识别方法

采煤机的煤岩识别技术是实现智能控制的基础,现有煤岩识别方法对现场环境及检测设备要求较高,实际综采工作面难以满足所需的必要条件。针对上述问题,提出了一种基于采煤机摇臂销轴载荷数据卡尔曼最优估计的煤岩识别方法,在不增加外部附属仪器设备的基础上,采用摇臂销轴传感器替换现有销轴感知煤岩载荷,可较好地适应环境。通过测定位于摇臂与连接架连接处摇臂销轴传感器的应变数据,采用卡尔曼最优估计算法对载荷数据进行降噪处理,使采煤机在截割煤岩等不同工况下的载荷区间相互分开,通过判断实时载荷处于的区间实现煤岩识别。构建随机载荷信号,利用卡尔曼最优估计算法、最小均方(LMS)自适应估计算法、变步长LMS自适应估计算法对相同信号进行降噪处理,结果验证了卡尔曼最优估计算法对载荷信号降噪处理的可行性与优越性。在某综采实验平台上进行煤岩识别验证,以空载、截割煤壁、截割岩石3个阶段对煤壁侧上端摇臂销轴沿采煤机牵引方向的载荷进行分析,结果表明:载荷数据未经卡尔曼最优估计算法处理之前,截割煤壁与截割岩石状态下的载荷区间存在重合部分,无法准确完成煤岩识别;载荷数据经过卡尔曼最优估计算法处理后,空载、截割煤壁、截割岩石3种工况下的载荷区间相互分开,且各工况下的载荷区间长度缩短了65.6%~83.3%,均方差降低了66.5%~72.9%,数据波动更小,有效提高了数据的辨识度。在实际工程应用中可根据该方法设定截割煤层状态时的期望载荷受力范围,一旦超出该范围,则判断此时不是截割煤壁状态,从而实现煤岩识别。

基于采煤机摇臂销轴自适应加权融合煤岩识别方法研究

针对目前智能截割控制最大阻碍无法判别采煤机的截割状态,不能确定截割的是煤或者岩石问题,提出了基于采煤机摇臂销轴载荷差异的煤岩识别方法。分析采煤机滚筒截割受力,建立滚筒载荷与摇臂销轴载荷之间的力学模型,结合时域自适应数据融合处理RLS算法,使销轴载荷数据方差降低,减小数据波动,使截割煤、岩2种工况下销轴的受力差异更明显,根据销轴受力范围判别此时的截割状态。搭建了采煤机销轴载荷无线传感测试实验台,开展不同煤、岩硬度截割实验。结果表明:工况下采煤机摇臂销轴x,y方向受力均有一定差异,但截岩与截煤工况下载荷范围存在重叠,而采用RLS自适应数据融合算法对载荷数据进行处理,均方差降低了43.8%~87.4%,载荷不存在重叠部分,处理后的载荷差异更加明显,验证了自适应加权融合算法能够更准确达到煤岩判别的目的。

基于采煤机摇臂销轴多应变数据融合的煤岩识别方法

煤岩识别是实现采煤机滚筒高度自动调节的关键技术,可靠的煤岩识别系统在提高生产效益、减轻设备磨损、保障工人安全等方面具有突出的优点。目前煤岩界面主要依据人工或者单一传感器监测进行识别,所以识别的结果不准确,具有一定的误差;因此,提出一种基于数据融合理论的多传感器煤岩识别方法;该方法以煤岩在硬度上的差异为基础,以采煤机摇臂销轴为研究对象,在摇臂与连接架销轴处布置4个经过等效强度处理的销轴传感器,采集采煤机截割不同硬度煤壁与岩壁时销轴的应变数据,对采集到的数据通过加权融合理论进行系数分配、融合,获得多传感数据融合的组合判据,利用组合判据对煤岩分界面进行识别。实验结果表明,销轴传感器采集到的应变数据在截割煤和岩时波动较大,且割煤应变数据和割岩应变数据有重叠部分,很难精准的实现煤岩界面的识别;通过数据融合方法处理后的应变数据波动较小;利用拟合公式对应变数据标定,得到销轴传感器所受的载荷值:截割岩时销轴受力范围为24.766~25.467 kN,截割煤时销轴受力范围为23.493~24.348 kN;与单一传感器测量相比,差异明显,没有重合部分;因此,可以采用这种方法在实际的生产工作中标定截割煤和岩时销轴受力的期望值范围,以此期望值范围的差异作为采煤机煤岩界面识别的依据。

ZL40GH型装载机摇臂销轴断裂的处理

一台ZL40GH型装载机摇臂销轴断裂后,造成悬挂摇臂的一个耳环变形。虽经校正,由于摇臂、拉杆和铲斗的不平衡性,更换后的新销轴仍然发生断裂。断裂每次都发生在销轴的润滑道中间。 从销轴断裂的外观看,断口平齐光亮,且与正应力垂直,断口上有放射纹,截面的收缩很小;从宏观上看,为无明显塑性变形的脆性断裂。因此认为,销轴为疲劳断裂。 该装载机在山洞内铲装石料,工作条件相当恶劣(道路条件很差,并经常是满载或短时超载工作,且频繁制动、停机和起步),使机器受到很大的振动和冲击;

采煤机摇臂销轴组件的改进设计

分析了传统采煤机摇臂销轴组件的工作原理以及在工作中存在的问题,通过将销轴组件中套和挡盖的配合设计为优先接触面,同时增加螺栓数量和销轴挡盖的厚度,使得销轴组件的结构得到改进及优化,最终达到可靠连接采煤机摇臂与牵引箱的目的,有效降低了采煤机销轴组件的损坏率,提高了采煤机的生产效率。

基于ANSYS的采煤机销轴及齿轮的优化研究

为了解决采煤机在运行过程中出现的摇臂销轴运行断裂及齿轮断裂问题,建立了销轴和齿轮的三维结构模型,并建立了采煤机运行时摇臂调高的力学模型,利用ANSYS和ADAMS有限元仿真分析的方法对采煤机运行过程中销轴、齿轮的受力情况进行分析,并针对性地提出了优化措施。根据实际应用表明,优化后彻底解决了销轴运行中的断裂和齿轮断裂问题,极大地提升了采煤机运行的稳定性和可靠性。