掘锚机机载钻机姿态调整分析

探放水作业前后,前探钻机的部署需耗费大量时间。在掘锚机上装载超前钻探设备可减少设备部署时间,提高钻探效率。目前针对集掘、锚、探于一体的掘进机机组的研究大多聚焦于设备的结构设计及液压控制系统设计,对于不同结构间干涉特性的研究相对较少。分析了机载钻机姿态调整过程中的干涉情况,根据姿态调整时的几何位置关系,建立了掘锚机与机载钻机发生干涉时的数学模型,并推导出掘锚机与机载钻机发生干涉时的最大转角计算公式。以掘锚机和机载钻机发生干涉时的最大转角为指标,研究了掘锚机与机载钻机各个尺寸参数对机载钻机各个方向最大转角的影响。结果表明:(1)掘锚机龙骨倾角越大,机载钻机的俯仰调节角度越大,通过调节掘锚机龙骨能有效改变探水钻机工作时仰角的调节范围。(2)龙骨高度的变化对俯仰角的影响均很小,龙骨高度的变化不会影响俯角的变动,而对仰角的影响较大,且呈正比关系;龙骨连接绞耳到龙骨尾部长度的增大使俯仰角均增大,但对仰角的影响效果不明显。若要改动仰角,可优先考虑改变龙骨高度;若要改动俯角,可优先考虑改变龙骨连接绞耳到龙骨尾部长度。(3)当掘锚机龙骨护板间距越大,机载钻机的最大水平转角度越大,当增大到一定程度时,最大水平转角度不再受掘锚机龙骨护板间距增大的影响;当掘锚机龙骨护板间距大于某一值时,掘锚机支撑油缸中心距越大,机载钻机的最大水平转角度越大;掘锚机龙骨护板间距对机载钻机最大水平转角度的影响较掘锚机支撑油缸中心距大。(4)当机载钻机钻头后端宽度较小时,不影响最大水平转角;当机载钻机钻头后端宽度增大到某一值时,机载钻机钻头后端宽度越大,最大水平转角越小;当机载钻机钻头后端宽度小于某一值时,机载钻机钻头部分前端宽度越大,最大水平转角越小。实例验证结果表明:增大龙骨倾角、龙骨连接螺栓高度、龙骨高度、龙骨连接绞耳到龙骨尾部长度,并减小机载钻机钻头上缘与机载钻机框架连接绞耳的高度差、龙骨上护板长度,机载钻机的最大俯仰角得到了有效增加。

基于EBZ260M改进的平动式锚杆钻机的模态分析

平动式锚杆钻机是在EBZ260M型锚杆钻机的基础上改进而成,其采用双摆动油缸的设计不仅提高了操作的效率还降低了操作难度。该钻机在工作中工况多变、受力复杂,其动力学性能直接影响设备工作效率和稳定性。通过在典型工况下使用SolidWorks和ANSYS软件进行模态分析,结果表明:力臂长度对锚杆钻机的影响较大,最低的固有频率约为20 Hz,高于其断续工作的最大频率11.983 Hz,不会发生共振。

掘锚机用可升降帮锚杆钻机

介绍了一种可升降的帮锚杆钻机,该钻机包括联接底座、主架体、升降滑块、帮钻机主体、油缸等,主架体设于联接底座上,并与联接底座滑动联接;升降滑块与主架体滑动联接,钻机主体与升降滑块相联。该钻机回转间隙小,摆动精度高,且整体机构更紧凑、占用空间小,灵活性和效率更高。

锚杆钻机专利分析

【目的】明确锚杆钻机的分类体系,并基于该分类体系对当前高频核心专利演进路线进行分析,以期获得基于锚杆钻机的分类体系下的技术发展路线。【方法】利用CNABS、CNTXT、DWPI、SIPOABS和ENTXT专利数据库,对锚杆钻机近年来相关专利进行数据分析。【结果】欧美国家相关领域发展早,专利布局意识强。国内相关企业有一定的进展。【结论】我国企业应尽快完善相关技术研发和专利布局。

基于有限元法的煤矿锚杆钻机伸缩轨道拓扑优化

以煤矿锚杆钻机伸缩轨道为研究对象,基于有限元方法开展拓扑优化工作。在对EBZ160型掘进机中使用的锚杆钻机概述的基础上,基于Pro/E和ANSYS软件建立了伸缩轨道的有限元模型。结果发现伸缩轨道的应力和变形均相对较小,安全系数最小值达到了1.696,特别是固定板结构更为显著。以固定板结构为对象,利用ANSYS进行结构拓扑优化。根据结果将固定板中间区域材料去除,使其质量降低40%。优化后的伸缩轨道安全系数最小值为1.3544,能满足使用要求。将优化的锚杆钻机应用到掘进机中,经10个月时间的应用,发现钻机运行稳定性良好。

MJH300E煤矿用机载锚杆钻机改造及力学研究

以MJH300E煤矿用机载锚杆钻机为研究对象,将机载锚杆钻机与掘进机结合在一起,探讨机载锚杆钻机的改造设计,建立机载锚杆钻机的仿真模型,进行机载锚杆钻机力学分析,探讨其在工程应用效果,减少工序转换时间,能够做到快速精准定位,使钻孔过程变得更为安全、稳定。

基于PID迭代学习的液压锚杆钻机转速控制

井下多数液压锚杆钻机钻速控制主要依靠人工根据经验手动控制,在钻进不同岩层时仍采用固定钻速,影响钻孔质量,作业效率低。根据锚杆钻机电液伺服元件和比例阀的特点,首先利用动力学相关理论方程建立锚杆钻机回转系统模型,由状态变换得到空间表达式;然后根据测量岩层硬度系数估算出在变化围岩条件下锚杆钻机的最优转速;最后设计PID迭代学习控制律,随着迭代次数不断增加,通过反馈跟踪误差不断修正控制器,从而达到快速跟踪的目的。与传统PID控制进行仿真对比,结果表明该控制器响应速度、调节时间和跟踪精度等性能有了显著提升,且鲁棒性更强。

掘锚机机载钻机的钻臂有限元分析和结构优化

针对机载锚杆钻机在使用过程中振动较大的问题,对其机构建模及极端工况进行了有限元分析。对机载锚杆钻机的结构进行了优化,并对优化后的结构再进行建模及极端工况下的有限元分析,进行优化效果验证。仿真结果表明,通过将油缸支撑铰点位置前移,提高了钻机的稳定性。

煤矿用电动锚杆钻车研制

针对煤矿巷道局部支护失效、使用单体锚杆钻机进行人工补打作业且工人劳动强度大、施工环境差、人力施工侧帮高位锚杆钻孔较为困难的问题,研制了适用于煤矿巷道补打锚杆的轮式电动锚杆钻车。从煤矿井下补打锚杆支护作业需求及电动锚杆钻车技术要求出发,介绍了钻车总体方案设计思路,设计了零污染新能源电驱胶轮式底盘、锚固施工作业全流程自动化工作装置、相关液压动力及电控变压系统。该钻车实现了安全高效自动化锚固施工,为煤矿井下巷道局部支护失效锚杆补打作业科学高效施工提供了装备保障。

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。

掘锚机机载钻机运动学仿真和工作域分析

面对井下采煤巷道环境的恶劣性,采用掘锚机机载锚杆钻机的方式对巷道迎头进行支护,并对机载锚杆钻机的工作域进行分析。首先,通过D-H参数法对钻机进行运动学建模,并通过仿真软件对钻机运动学模型进行验证。然后,采用蒙特卡洛随机数法代入钻机运动学模型求解出其末端所能到达的空间位置,通过与截割面对比进行分析,机载钻机工作满足一般空顶距需求和全断面支护。

锚杆钻机钻臂摆角自适应控制研究

为了实现锚杆钻机钻臂摆角的自适应控制,基于动力学理论,分别设计了滑膜控制器和补偿控制器。负载运行实践中,钻臂转角位置和系统跟踪差值均趋于稳定状态,实现自适应控制的同时,系统稳定运行,为高质量支护提供了便利。

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。

机载锚杆钻机的拓扑优化分析

为满足机载锚杆钻机在钻孔和机上布局设计的要求,对现有的结构进行了优化。分析了锚杆钻机摆动结构,基于拓扑优化原型,研究了钻机的拓扑优化设计。对优化结果进行验证分析,发现优化后摆动结构的静、动态特性明显提升,为钻机的拓扑优化研究提供了理论依据。

掘锚一体机尾部侧帮锚钻装置的设计研究

掘锚一体机是快速掘进系统的重要组成装备,但现有常见普通机型的锚钻装置存在支护范围小等缺点。为解决此问题,阐述了尾部侧帮锚钻装置总体设计思路,介绍了锚钻装置的工作过程,结合支护范围进一步介绍了钻机提升机构的组成,同时校核了整机通过性。最后对锚钻装置调试情况进行说明,结合文家坡煤矿井下工业性试验,验证了方案设计的可行性。

煤矿用履带式自锚固液压泵站的研制

煤矿用双履带式全液钻机在工作时需要液压泵站提供动力,为此针对煤矿井下工况环境,研制了一种履带式自锚固液压泵站。该泵站以履带底车为依托,将部件安装在履带车平台之上,并在履带车体的四周设置了锚固油缸,可为泵站工作时提供稳定的锚固支撑。根据泵站的使用环境,介绍了泵站的总体结构、主要技术参数和液压原理;针对泵站的关键零部件,对其进行了设计计算;性能试验表明,该泵站工作稳定可靠,具有较高的应用价值。

矿用掘锚一体机探放水钻机的设计

针对井下分体式探放水钻机钻进准备周期长、钻进效率低的问题,对掘锚机进行结构优化,在机体上增加探放水钻机,设计得到矿用掘锚一体机探放水钻机。对矿用掘锚一体机探放水钻机的整体结构、布置、钻进流程、卡钻处理方案等进行分析。煤矿井下实际钻进表明,矿用掘锚一体机探放水钻机灵活性高,钻进稳定性好,能够缩短井下准备及换杆周期,并缩短钻孔周期,极大提高探放水作业的效率和安全性。

JGZ97型万米超深井钻机死绳固定器研制与安全性研究

针对死绳固定器绳轮强度、安全裕度不足和结构失稳等安全问题,根据JZG97型万米超深井钻机死绳固定器绳轮受力及结构特点,提出采用增加腹板的方法来解决死绳固定器绳轮存在的问题。采用有限元法数值模拟,分析了不同腹板绳轮的结构力学性能,三腹板绳轮的强度、安全裕度均满足钻井作业时的安全要求,确定采用三腹板绳轮。实物测试试验中,三腹板绳轮仿真结果与试验结果的最大相对误差为12.95%,综合分析仿真结果与实验结果基本吻合;线性屈曲分析表明,最大死绳拉力作用下的三腹板绳轮临界屈曲载荷为绳轮实际受载的48.8倍,满足结构稳定性要求。研究表明,三腹板绳轮可以解决死绳固定器绳轮存在的问题,可以为万米超深井钻机结构设计提供支持。

小型微型桩钻机在输电线路桩锚复合基础施工中的应用研究

通过对小型微型桩钻机及桩锚复合基础相关理论的系统梳理,探讨了小型微型桩钻机在桩锚复合基础施工中的实际应用,包括施工钻孔灌注、提升施工精度和实时监测等方面。研究结果表明,小型微型桩钻机能够满足桩锚复合基础施工的需求,是进行此类施工的有效设备。最后针对存在的问题,提出了相应的对策建议。本研究为小型微型桩钻机在输电线路桩锚复合基础施工中的应用提供了有益的参考。

掘进工作面探放水技术及装备的应用研究

介绍了掘进工作面探放水技术及装备的发展,总结了掘进工作面探放水施工作业流程,并着重研究了不同探放水装备的结构特点、工作原理及应用情况,最后分析了掘进工作面探放水装备的应用趋势,为掘进工作面探放水装备的应用提供了科学有效的指导和建议。