矿用自动液压锚杆钻机可靠性分配研究

针对自动液压锚杆钻机可靠性数据缺乏、结构复杂、工作环境恶劣的问题,优选了代数分配法作为其可靠性分配方法。通过结构功能分析,将钻机划分为8个组元并建立了可靠性分析模型。依据MT/T 688-1997《煤矿用锚杆钻机通用技术条件》计算了钻机故障率。运用代数分配法完成了钻机可靠性分配,研究结果表明控制系统等4个组元为薄弱环节。从提升关键部件可靠性和钻机加载试验两方面提出了钻机可靠性提升建议,对于自动液压锚杆钻机研发具有参考价值。

基于无模型自适应迭代学习的液压锚杆钻机转速控制

针对存在参数不确定、非线性约束液压锚杆钻机回转系统的转速高精度控制问题,利用钻机作业的重复性,提出了一种基于无模型自适应迭代学习的液压锚杆钻机回转系统转速控制方案。首先,搭建钻机回转控制系统关于转速的状态空间模型。其次,利用动态线性化技术,构造钻机回转系统液压马达与伺服阀电流在迭代域的等价线性映射关系,并根据系统采集的历史伺服阀电流输入、液压马达转角输出数据,提出无模型自适应迭代学习转速控制设计方法。然后在理论上给出液压锚杆钻机回转系统转速跟踪误差沿数据方向以及重复作业方向的渐近收敛性。最后,利用MATLAB软件和AMEsim平台联合仿真验证算法的有效性。结果表明,相比于传统PID算法和迭代学习控制算法,所提出的算法在不需要已知锚杆钻机系统模型的情况下,能够仅利用可测数据实现钻机转速的高精度控制,并且在面对突加外部干扰、油温波动情况下仍具备良好的自适应、抗干扰能力。

CMM2-28Y型煤矿用液压锚杆钻车在伯方煤矿中的应用

传统采用气动锚杆钻机进行井下锚网支护的安全性能差、支护效率低、劳动强度大,且其最大扭矩力不能满足顶板锚杆扭矩力要求。为提高掘进工作面锚网支护质量,伯方煤矿在3306回风顺槽成功引进CMM2-28Y型煤矿用液压锚杆钻车,该钻车具有钻进功能全面、安全性好、工作效率高、工人劳动强度低等优点,应用前景广阔。

新型泵控液压锚杆钻机的能耗分析与高精度控制

现有的阀控锚杆钻机系统存在严重的节流与溢流损失,导致整机效率低下,为解决这一问题,提出了一种新型闭式泵控锚杆钻机系统。通过理论分析与联合仿真结合的方法,首先,对比研究了新型锚杆钻机与阀控锚杆钻机的能耗特点;其次,设计了一种基于压力反馈的自动调速方法;最后,针对泵控系统非线性严重、控制精度低的缺陷,设计了模糊自适应PID来对推进油缸进行闭环位置控制。结果表明,与传统的阀控锚杆钻机相比,新系统的动力源功率显著降低、整机效率获得了大幅度提高,节能效果显著;回转马达可依据压力的变化实现自动调速,误差不到1%;与PID控制相比,采用所设计的模糊PID,稳态时,可使钻机的定位误差减小70%以上。

煤矿井下液压锚杆钻机钻臂定位控制方法

由于煤矿井下的恶劣工作环境和钻臂动力学特性的复杂性,传统的固定参数控制方法难以确保稳定且精确的控制。特别是在控制信号传输过程中,抖振现象的出现不仅影响控制精度,还可能导致系统的不稳定。为此,提出一种煤矿井下液压锚杆钻机钻臂定位控制方法。通过建立液压锚杆钻机钻臂位移系统模型,设计死区预补偿器减少控制信号抖振,并结合自适应滑模控制器与金豺优化算法优化控制参数,实现液压锚杆钻机钻臂的定位控制。实验验证,该方法显著提升了钻臂定位精度,特别是在水平和转角控制上,即使在干扰环境下也能保持低稳态误差。

巷道掘进液压锚杆钻机自动控制系统设计

针对煤矿巷道掘进液压锚杆钻机作业中存在的自动化程度不高、作业效率较低等问题,提出以PLC技术为基础的液压锚杆钻机自动化控制系统。该系统可实现对锚杆钻机的自动化控制,具有操作简单、性能稳定等优点。该系统由PLC、变频器、传感器和执行机构等部分组成,其中PLC负责接收传感器信号并控制变频器工作,以保证传感器工作的准确性和稳定性;传感器负责采集液压锚杆钻机工作时所处位置的温度和压力信息,并将这些数据传递至执行机构来完成锚杆钻机的自动钻进和回退操作。试验结果表明,在应用该系统后,锚杆钻机工作效率明显提升,有利于进一步缩短施工周期。

液压锚杆钻车钻架结构优化设计和分析

为解决现有的液压锚杆钻车改造导致成本和质量增加的问题,提出了钻车钻架结构优化设计。基于ANSYS Workbench对钻架结构进行优化设计,根据优化设计结构进行有限元分析。结合有限元仿真分析结果验证优化钻车钻架优化前后的力学性能及疲劳寿命,最终得出本次优化可行。

旋转冲击型液压锚杆钻机锚杆的力学分析

文章对旋转冲击型液压锚杆钻机的锚杆进行力学分析,首先构建锚杆的三维模型,其次采用有限元分析方法,详细分析锚杆在受到旋转冲击力时的工作机理、应力分布及潜在失效模式。结果表明,锚杆在钎杆与钎头接触处存在应力集中现象,此处可能会成为后期工作中的潜在危险面。最后进行模态分析,揭示锚杆固有频率与锚杆尺寸之间的关系,以期为锚杆的设计和优化提供科学依据,进而提升旋转冲击型液压锚杆钻机的性能和安全性。

煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统及其应用

围岩岩性随钻识别技术能够实时获取巷道围岩力学参数,为煤巷围岩支护提供基础保障。本文基于煤矿巷道液压锚杆钻机研发了煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统,包括钻进系统、动力系统、监测系统及试件平台。利用该系统进行了不同强度砂浆组合试件的钻进实验,结果表明,系统性能良好,随钻参数变化规律明显,扭矩和推进压强在不同岩层交界处有明显的跃迁现象。为了验证岩石强度随钻识别的可靠性,通过随钻参数计算破岩比能,进一步分析了随钻参数与抗压强度的关系。基于破岩比能法该系统可以实现随钻参数对岩石力学性能的识别。

基于改进扩展状态观测器的液压锚杆钻机滑模摆角控制

液压锚杆钻机摆角系统固有的死区、干扰和时变参数严重影响其动态和稳态性能.为解决该问题,通过融合动态面方法、滑模方法和扩展状态观测器,提出一种基于改进非线性扩展状态观测器的液压锚杆钻机自适应滑模摆角控制方法.首先,引入一种死区补偿方法,建立摆角系统的死区补偿模型.其次,为提高系统的抗扰动能力和抑制噪声,设计一种改进的非线性扩展状态观测器.此外,构造一种自适应滑模控制律,这其中,基于性能函数和动态面方法设计一种新型的滑模面,以提高控制精度;随后,设计一种新的滑模趋近律,以提高系统滑模响应速度和消除滑模抖振.进一步,分别设计估计误差自适应律和参数自适应律以补偿扰动估计误差和抑制时变参数的影响.最后,通过将所提出的控制方法与8种控制方法进行比较,验证其有效性.

液压锚杆钻车钻臂路径规划

液压锚杆钻车作业时,需准确控制钻架钻头在工作空间中的朝向及其与巷道壁面之间的角度、距离等,对钻臂调整能力有极高要求。目前对液压锚杆钻车自动定位及自主路径规划的研究较少。针对上述问题,提出一种液压锚杆钻车钻臂路径规划方法。以CMM2−36型矿用液压锚杆钻车整机工作参数和钻臂结构为基础构建钻臂三维模型,在Matlab平台进行仿真模拟。采用连续路径规划方案,针对基于三次多项式插值法的钻臂关节角规划方法不能保证钻臂在始末位置的加速度为0的问题,采过五次多项式插值法对钻臂关节角进行规划。以巷道顶板为例,在顶板上设置32个钻孔定位点,设计了3种路径规划方案并进行对比分析,得出“工”字形路线距离最短,轨迹最合理。结合运动学理论构建D−H坐标系,对钻臂进行正逆运动学求解,采用蒙特卡罗法求解了液压锚杆钻车钻臂理论最大工作空间,以保证钻臂不会与巷道发生碰撞,从而保证工作安全性。仿真结果表明:在满足掘进巷道支护要求的前提下,液压锚杆钻车钻臂末端钻架能够实现自动定位及自主路径规划,且钻臂不会与巷道发生碰撞,能够保证工作安全性。

矿用CMM2-25液压锚杆钻车在大兴矿南五1202运顺的应用

传统气动锚杆机由于存在支护效率低、工序复杂、单进低、操作人员劳动强度高等缺点,不能满足矿井提高单进和快速支护的需要,为此引进CMM2-25液压锚杆钻车在南五1202运顺进行试验,该钻机具有钻进功能全面、工作效率高等特点,能够打打缩短支护时间,提高支护效率和质量。

煤矿巷道支护用四臂液压锚杆钻机的改造与推广应用

煤矿巷道掘进系统中,连掘成套设备主要使用四臂液压锚杆钻机(以下简称四臂锚杆机)对巷道顶板锚杆、锚索进行支护,从而保障巷道顶板的完整。通过对液压锚杆钻机的工作原理、操作方法进行分析,结合在生产中使用的局限性及出现的问题,进行改造和应用推广。

MG100全液压锚杆钻机钻架工作原理分析

目的分析MG100型全液压锚杆钻机全方位调整钻架的构造及工作原理,确定锚杆钻机钻头工作的矢量空间域.方法通过对锚杆钻机全方位调整钻架立面摆动部分、滑移伸缩部分和旋摆部分的分析,论述了全方位调整钻架的构造;并把实际工作状态下的钻架简化为数学模型,分析其工作原理,运用机器人运动学原理建立了钻头的运动方程.结果大臂绕与上支座铰接的铰点旋转范围为-20°^+55°,桅杆在立面内的摆动范围为-142°^+24,°桅杆绕回转支承轴旋转92.5°,桅杆可在滑槽内滑移1 000 mm.它反映出钻杆具有多方向钻进能力.结论得出了钻头工作的矢量空间域,为钻机的整体设计与使用提供了理论基础.

旋转切割与推进自动协调液压锚杆钻机性能分析

采用旋转切割液压马达与推进液压缸并联的油路连接方式 ,用减压阀控制最大推进力并自动协调液压马达转速和液压缸的进给速度 ,使旋转切割和推进速度具有较大的速度刚度 ,避免了现有液压锚杆钻机支腿采用旁路节流调速回路 ,支腿速度刚度差的缺点 。

基于AMESim的液压锚杆钻机回转系统的建模与仿真

对液压锚杆钻机动力头回转机构的工作原理进行分析,针对回转系统设计过程中液压马达串并联两种工作方式,采用AMESim液压仿真软件对其进行仿真研究。通过分析回转机构的工作原理建立模型,并对串并联方式下的参数进行设置,分析了液压马达串并联状态下马达的转速、压力和输出转矩的动态变化。通过仿真研究发现,液压马达串联状态适合用于载荷较小,转速较大的场合,并联状态比较适用于负载比较大的场合,为液压锚杆钻机回转机构的优化设计和冲击器新产品研发提供了理论基础。

液压锚杆钻机系统过热的机理分析与试验研究

针对煤矿使用的液压锚杆钻机液压系统严重过热，造成可靠性低下的现状，对液压锚杆钻机液压系统的发热机理和危害进行了理论和试验研究，并在此基础上，提出了解决液压系统发热的措施。

液压锚杆钻机的设计

简述了液压锚杆钻机的使用优点、结构特点、主要参数。并介绍了液压锚杆钻机的具体操作步骤及关键部件的调整和维护。

基于ADAMS／Hydraulics的无阀冲击旋转型液压锚杆钻机动力头机-液耦合动态仿真

钻机是岩土锚固工程的关键施工设备，许多锚固支护场合存在硬度超过旋转式锚杆钻机使用范围的硬岩层，无阀冲击旋转型液压锚杆钻机动力头具有冲击钻进功能，可有效地解决这一问题，拓展了锚杆钻机的工程应用范围。无阀冲击旋转型液压锚杆钻机动力头由旋转机构、冲击机构、缓冲机构和机头部分构成，由双马达马Ⅸ动、窄心轴输出及外啮合齿轮传动，冲击机构采用通过活塞自身运动位置变化进行配油以实现活塞往复运动的无阀液压冲击机构。

单体式液压锚杆钻机的综合效率分析与改进措施

本文分析了正在煤矿推广使用的单体式液压锚杆钻机的效率及其重要性，指出了钻机设计中被忽视的因素，并提出了改进的措施，对新型液压锚杆钻机的研制与开发具有重要的意义。