煤矿巷道类矩形全断面掘进机切割机构设计及仿真分析

为解决我国煤矿巷道领域类矩形隧道全断面一次掘进成型及快速掘进难题,针对宽6 m、高4.2 m的类矩形隧道,开展全断面掘进机切割机构研究。通过分析多种隧道成型技术方案特点,确定了一种由左右三臂刀盘和上下截割滚筒组成的切割机构技术方案;结合煤矿巷道实际需求,设计了类矩形隧道成型形状;开发设计了刀盘、截割滚筒结构,进行了截齿选用、布置;采用Solid-Works软件分别建立了三臂刀盘和截割滚筒三维模型,利用ANSYS软件分别对三臂刀盘和截割滚筒做了模态分析和静力学分析。结果表明:1)采用圆形刀盘与截割滚筒组合式切割机构,能够实现全断面类矩形隧道的掘进成型;2)切割机构能够满足强度及刚度的要求且不会发生共振现象;3)实际煤矿巷道掘进应用表明,切割机构具有较高的掘进效率,在煤矿巷道类矩形隧道领域具有较好的应用前景。

煤矿全断面矩形快速掘进机过断层分析与探索

根据全断面矩形快速掘进机掘进通过大断层的实践经验,分析掘进过程中发现的问题,探索全断面矩形快速掘进机通过复杂地质条件的改进优化方案,为全断面矩形快速掘进机推广应用于煤矿巷道掘进提供经验与参考。

煤矿全断面矩形快速掘进机用实时张紧掩护机构的设计

根据全断面矩形快速掘进机的结构及特点,设计一种新型实时张紧掩护机构来解决空帮造成的人员安全隐患问题,保障操作检修人员的安全作业。

全断面矩形快速掘进机电气控制系统设计

全断面矩形快速掘进机是集机械、电子、液压、控制、陀螺仪测量导向等技术于一体的高度机械化和自动化的大型煤矿掘进设备。其电动机回路控制由3300 V和1140 V两台矿用组合开关分别控制截割系统、液压系统、水系统、润滑系统及刮板运输系统共17个电动机。主控制系统采用西门300系列PLC和哈威电液控制模块,利用CAN总线的通信方式控制掘进机上所有的比例阀,同时采集设备上的各个传感器信号。主控PLC与上位计算机通过环网接入器,采用以太网通信方式实现数据交互,其传输至环网接入器的数据,通过环网内的千兆光口与井下大环网系统连接,将掘进机的数据上传至地面调度中心,从而实现地面实时监控设备的运行状态,以及设备的远程操作和维护。系统经过在现场实际使用,运行稳定可靠、功能完善,满足了掘进机的控制要求。

煤矿全断面矩形掘进机防滑抓地机构研究

介绍了全断面矩形掘进机步进行走原理,指出在煤矿掘进巷道安装硐室时需要在掘进机后平台上研发加装防滑抓地机构。详细阐述了防滑抓地机构的组成结构和工作原理,解决了向前推进时后平台提供不了推进所需的摩擦力和反推力导致向后打滑的问题,使得掘进机截割部能够被向前推进,实现了掘进机在安装硐室时的爬机前行。最后针对在煤矿井下使用中出现的问题,提出了解决的办法。

全断面矩形快速掘进机小刀盘截割假煤壁试验

全断面矩形快速掘进机是一种新型的煤巷快速掘进设备,截割形成矩形断面的关键部件是设计独特的4个小刀盘。为验证小刀盘的截割和装载性能以及设计的合理性,在地面特别设计制作小刀盘专用试验台,浇筑假煤壁,进行不同工况的小刀盘截割假煤壁(模拟煤壁)试验。通过试验数据的采集分析,验证了4个小刀盘的设计合理性,同时对全断面矩形快速掘进机的推进阻力和装载效果进行了技术验证,为掘进机整机和小刀盘的改进设计及性能提高提供了理论依据。

全断面矩形掘进机截割与推进的闭环控制设计

全断面矩形掘进机是应用于煤矿巷道掘进的全新自动化设备,具有快速、连续、一次性断面成型及掘、支、运一体化等特点。掘进机主要分为截割部和后平台两大部分,截割部布置有5个刀盘可一次性截割出所需的巷道断面。后平台对顶和帮的支撑为截割部推进提供支反力,同时后平台对顶和帮都有很好的掩护作用,为支护作业人员及掘进机司机提供了安全的操作空间。掘进机的运动采用迈步式推拉方式,由铰接在截割部和后平台之间的4根主推油缸提供动力。通过采集每个刀盘电机的实时运行电流值来控制4根主推油缸的比例阀开口度,实现掘进过程中截割和推进的自适应闭环控制。设计的系统经现场验证,调节精度高、响应时间快,满足了掘进机推进与截割的自动控制要求。

新型掘进机用支撑推进与调向机构

近年来,地下隧道施工越来越多。现有隧道掘进机多为部分断面掘进机或圆形全断面掘进机,实际使用中矩形巷道需求量较多。近年来新型矩形全断面掘进机开始应用于隧道掘进,其支撑、推进与调向是掘进机正常工作的关键环节。为了适应矩形掘进机有限的空间结构,探索设计了合理布置设计支撑的推进调向机构,实现多个功能的有机统一,从而满足矩形全断面掘进机的使用要求。