截齿对采煤机装煤效果的影响研究

采煤机螺旋滚筒是截煤和装煤的主要工具,现有装煤效果的研究大多基于滚筒结构参数、运动参数等影响因素进行研究,忽略了截齿对装煤效果的影响。针对该问题,利用离散元分析软件EDEM构建采煤机螺旋滚筒截割煤壁耦合模型,对安装不同截齿的采煤机滚筒的装煤性能进行数值模拟,获取不同截齿下的采煤机滚筒装煤性能差异,以期为提高井下采煤机采煤效率提供必要的技术参考。

数字化导板与pick-up技术在牙列缺失种植修复中的应用1例

随着经济及医学水平的高速发展,我国老年无牙颌患者呈逐年上升趋势。常规全口义齿修复存在诸多缺点,不能满足于老年无牙颌患者的生活需求[1]。种植体支持的固定全口义齿修复被证明是恢复无牙颌患者面部美学及功能、提高患者生活质量的有效治疗手段[2]。而数字化导板可帮助引导种植体精确就位,防止损伤邻近软硬组织等重要的解剖结构,确保种植体达到设计的位置、深度及角度,更有助于符合生物学为导向的种植治疗理念[3-4]。而即刻修复缩短了空牙期,满足了患者即刻恢复美观的需求。

基于粒子群优化LSSVM的轴向倾斜截齿载荷预测方法

为准确预测截齿截割的煤岩载荷,分析不同轴向倾斜截齿截割煤岩时载荷的时域和频域特征变化规律,以实验载荷数据为基础,采用惯性权重优化后的粒子群算法进行寻优,确定最小二乘支持向量机(LSSVM)的误差参数和核函数参数,给出一种截齿在轴向倾斜状态下三向载荷的预测方法。研究结果表明:在不同的轴向倾斜状态下,预测三向载荷的相关性系数平均值为0.837,最大平均相对误差为4.82%;其频率成分主要集中在0~5Hz的低频段,预测与实验载荷的整体变化规律和幅值波动具有一致性,验证了预测方法的准确性。研究结论可为滚筒端盘和叶片上不同轴向倾斜截齿工作载荷的计算、采煤机截齿合理的布置方式和自适应截割煤岩提供参考。

基于数学轨迹算法的采摘机器人精准化作业

以采摘机器人精准作业控制过程为研究对象,采用数学轨迹算法对采摘机器人作业过程中的速度和加速度进行分析,并与空间轨迹规划方法进行对比。结果表明:利用数学轨迹算法进行采摘机器人作业精准控制时,各关节能够平稳进行启动运转,并在较小的冲击状态下达到预定控制参数。数学轨迹算法能够有效地对采摘机器人作业轨迹进行平滑运算,可减少作业过程中的冲击和机械磨损,有效延长了采摘机器人的使用寿命。

不同工况下含夹矸煤岩截齿截割载荷数值模拟研究

为了研究截齿截割含夹矸煤岩的动态过程及其载荷特性,利用ABAQUS模拟软件建立截齿-夹矸煤岩的耦合模型,分别进行不同工况下截齿截割过程的动态模拟,研究不同转速、牵引速度对截割载荷的影响规律。结果表明:随着截齿转速的增加,截齿的三向载荷均值及载荷波动均呈减小趋势;随着截齿牵引速度的增加,截齿三向载荷均值及载荷波动呈增大趋势;通过对截齿轴向、径向和侧向载荷均值拟合可知,转速和牵引速度的变化对径向载荷的影响最大,对侧向载荷的影响最小。该研究对复杂煤层的高效开采及截齿的结构设计奠定一定的基础。

螺旋钻采煤机钻头截齿载荷特性研究

为了研究螺旋钻采煤机钻头上镐型截齿的载荷特性,进而为钻头的设计提供参考依据,采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA建立了单齿钻进截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了钻进工况下截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明:钻头上截齿的截割工况为半封闭式切削,截齿会承受极大的进给阻力;截齿截割阻力随截割角的增大以二次函数形式减小,随倾斜角的增大以指数函数形式呈现先稳定后急剧增大的趋势;截齿进给阻力与截割角成指数函数关系,与倾斜角成线性关系,随截割角和倾斜角的增大而减小;在避免齿体与煤体干涉条件下,截齿宜选用较大的截割角度;为使钻头截齿拥有良好的截割性能和钻进性能,截齿倾斜角不宜超过30°。

基于用车量波动的装车站多模式组合列车开行方案优化

研究一类契合用车量波动的装车站多模式组合列车开行方案优化问题.通过多模式组合列车开行方案的导入,尽可能实现车流向列流的就地转化,以缓解路网技术站压力.利用对波动用车量数据的有效处理,最大限度降低频繁变更列车开行方案对运输组织工作带来的影响.首先,给出3种装车站列车开行模式,并以车小时消耗最小为目标,考虑开行模式唯一、径路选择唯一、技术站改编能力和区间通过能力等限制,利用统计时段内装车站日均用车量,构建基于日均用车量的装车站列车组合开行方案优化模型.其次,直接利用统计用车量波动数据组建基于动态用车量的装车站列车组合开行方案优化模型.然后,开发基于确定性转化的机会约束处理方法,设计3阶段混合启发式求解过程.最后,设计实验场景,对日均用车量模型和动态用车量模型求得的装车站列车组合开行方案进行效果比对.研究结果表明:所设计的求解算法对两种模型都有较好的求解效果,且时间较短.日均用车量模型稳定性为76%,动态用车量模型稳定性为96%,动态模型的稳定性提高了26.3%,适应性更强.

不同截割状态下镐型截齿侧向力的实验与理论模型

为建立不同截割状态下镐型截齿侧向力的数学模型,依据截割机理与力学原理分析截齿的截割工况及侧向力的力学特征,在不同的截割状态下,采取截割侧向力与碾挤压附加侧向力有条件叠加的方法,建立了侧向力数学模型;对不同倾斜角和切削厚度截齿侧向力的载荷谱进行频域频谱分析和时域分解,利用最小二乘法反求侧向力模型中的关联性系数,综合修正理论模型。结果表明:侧向力由截割和碾挤压附加侧向力构成,侧向力模型可以综合反映截齿参数、煤岩性质和工作参数的量化关系;实验验证了理论模型的本构关系和定量的准确性,侧向力高频载荷随机变化程度与倾斜角关联性小,低频载荷幅值的主要成分0 Hz稳态值与倾斜角成正比关系。该研究为解决工作机构轴向力平衡等问题,改善设备稳定性提供有效的分析方法和基础。

西瓜采摘末端执行器夹持力精确控制

为实现西瓜的机械化采摘,该文提出了采用液压驱动型末端执行器采摘大型果实的思路。在抓取西瓜时,为避免末端执行器夹持力不稳定引起的果实损伤,需对夹持力进行精确控制,该文建立了末端执行器负载模拟平台和AMESim&Simulink联合仿真模型,模拟西瓜采摘夹持力的加载情况。针对执行器夹持力加载过程中位置控制系统对力控制系统产生干扰,影响夹持力精确加载的问题,该文基于速度同步控制原理,设计了简化的加载误差补偿环节,开展了加载误差补偿理论、仿真及试验研究。结果表明,速度同步控制方法能够有效地减小加载误差,提高末端执行器负载模拟精度。该研究可为末端执行器输出力的精确控制和抓取控制策略提供参考。

基于熵权的正则化神经网络煤岩截割载荷谱预测模型

截齿截割煤岩载荷是研制高性能采掘机械和智能化开采的重要基础,通过探究截齿截割煤岩载荷谱的变化规律和特征,为研究高效、高可靠破岩方法提供理论支撑,针对截齿破碎煤岩过程存在随机性,传统的理论推演载荷模型具有单值特性,难以准确描述任意截割条件下煤岩破碎的载荷历程,提出理论推演的截齿载荷幅值模型和有限实验载荷谱相结合方式,采用信息熵理论对理论与实验截割载荷谱进行综合,应用正则化神经网络对载荷谱综合进行模型化重构,根据最小二乘法提出基于有限载荷曲线族预测不同楔入角载荷谱的模型。结合30°~50°楔入角实验不同参数下载荷谱,以不同楔入角截齿的载荷谱和理论推演模型为例,对比分析不同楔入角下载荷谱的综合与正则化神经网络对其模型化重构,以及对不同楔入角的载荷预测。研究表明:构建了过程响应的截割阻力理论推演模型,在此基础上获得了30°~50°楔入角下理论与实验相结合的综合载荷谱,实现了载荷谱幅值与变化规律的表征,给出了载荷谱正则化神经网络模型化重构的方法;根据所建立的不同楔入角的载荷预测模型对30°,33°,50°和55°载荷谱进行预测,其中楔入角为30°和50°的预测载荷谱与正则化神经网络模型化重构载荷谱的互相关系数分别为0.9717和0.9839,呈高度相关,其幅值相对误差分别为4.04%和5.21%,表明该模型可以表征载荷幅值与截割煤岩载荷历程,模型具有一定优越性,为研究截齿的破碎机制提供了参考。

割岩截齿的应力分布及其载荷的仿真研究

针对掘进机截割岩石时截齿损坏严重、直接影响掘进机截割的经济效益和推广应用的实际,为了探究截齿损坏的原因,解决割岩截齿强度的问题,提出了一种考虑硬质合金头柔性体截齿割岩的分析方法,根据等向硬化理论、关联流动法则、能量耗散的破坏准则,建立了岩石及其截槽的三维模型和截齿的硬质合金头、齿体的三维模型,通过显式动力学分析模块ABAQUS/explicit,仿真得到了截齿及其齿体、硬质合金头的应力云图和截齿的截割阻力、牵引阻力和侧向阻力曲线。研究证明,齿体与合金头结合部的应力集中是产生合金头脱落的主要原因,幅值最大的截割阻力将导致截齿的磨损、折断,而波动最大的侧向阻力是引起截齿横向疲劳断裂的根本原因。实践证明,可为截齿的强度设计提供了科学依据。

基于载荷波动最小的掘进机截割头截齿排列参数优化设计

根据单个截齿受力模型和计算公式,确立了截割头横摆截割时载荷波动的计算方法。通过分析截齿排列参数对截割头载荷的影响,提出了降低载荷波动的策略,建立了基于载荷波动最小的截割头截齿排列参数优化设计数学模型。采用序列二次规划(SQP)方法编写了优化设计程序,并对某型号掘进机截割头的截齿排列参数进行了优化设计。优化前后统计数据表明,截割头的载荷波动明显降低,提高了掘进机的工作可靠性。

镐型截齿侧向载荷谱特性实验研究

为研究轴向倾斜角不为零时镐型截齿侧向载荷的特性,采用ABAQUS软件模拟镐型截齿截割煤岩的动态过程,获得镐型截齿截割过程的侧向载荷谱。利用频谱分析方法将其与多截齿参数可调截割实验台测得的侧向载荷谱进行对比分析,根据实验数据建立了侧向载荷拟合的数学模型。结果表明:实验与仿真侧向载荷变化趋势具有一致性;镐型截齿所受侧向载荷方向与其轴向倾斜角方向相同;侧向载荷幅值主要集中在低频区域,且侧向载荷低频段幅值随轴向倾斜角的增加而增加,其拟合曲线的均值与轴向倾斜角呈线性相关;高频段幅值对镐型截齿轴向倾斜角的变化敏感度较弱,主要集中在0.2 kN以内。该研究可以为探明截出侧向载荷提供参考。

镐型截齿载荷谱定量特征的旋转截割实验与仿真

为验证截齿截割煤岩仿真实验的准确性与可行性,利用多截齿参数可调式旋转截割实验台研究镐型截齿的截割过程,得到镐型截齿在旋转截割过程中所受的轴向载荷、径向载荷和侧向载荷。采用ABAQUS软件仿真镐型截齿截割煤岩的动态过程,得到截齿截割过程的三向载荷谱。实验与仿真结果表明：在切削厚度为15-25 mm时,截齿的三向载荷波动具有一致性,截齿工作时所受的轴向载荷和径向载荷较大,且载荷波动程度基本相同,侧向载荷波动较为剧烈。仿真与实验的轴向载荷和径向载荷误差精度均在10%以内,二者具有较高的吻合度。该实验台能够真实地模拟截齿的实际工作状态。

滚筒截齿对采煤机截割部工作可靠性的影响研究

运用MATLAB软件编制了含硫化铁结核工况下的采煤机滚筒瞬时负载变化规律生成程序,并模拟采煤机滚筒缺齿时的瞬时负载情况,发现缺齿时滚筒受力增大22.37%,载荷波动系数平均增大21.63%。利用ADAMS、ANSYS软件建立采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机系统,将得到的两套滚筒瞬时负载文本文件分别导入到虚拟样机系统中进行仿真,分析出滚筒缺齿对采煤机截割部影响巨大,甚至导致截割部行星传动系统的强度、动态刚度不足,进而影响采煤机使用寿命。

连续采煤机截齿随机载荷的数学模型

截齿的载荷是确定连续采煤机截割工况和研究其截割性能的依据,根据对连续采煤机截割滚筒结构特殊性和工作条件复杂性的分析,通过假设单个截齿平均载荷与随机载荷的关系、截齿的受力分布类型以及硬质包裹体的接触概率,利用叠加原理,建立了在复杂煤层截割时,连续采煤机上处于截割断面不同位置的截齿的随机载荷的数学模型.

小波分解重构截齿载荷谱的幅值关联性与分形特征

为了研究截齿截割煤岩载荷谱的特性,采用FFT分析载荷谱频谱特性,利用Db4和Sym5两种小波基对载荷谱分解与重构,提取分解与重构后载荷谱各层高、低频幅值均值,基于分形理论计算2种小波基重构载荷谱各层的盒维数。结果表明:载荷谱的幅值存在稳态值,幅值主要集中在0~5Hz;获得了Db4和Sym5两种小波基下重构各层载荷谱幅值均值拟合曲线,其中第4层幅值均值拟合曲线的最大值与原载荷谱的分别相差0.17%和0.12%,在全域范围内,Db4与Sym5各层低频重构载荷谱更趋近于原载荷谱均值变化规律,可作为一种计算载荷均值的有效方法。通过前一层低频与后一层的高频和低频部分的盒维数线性叠加数学关系以及盒维数叠加误差,可判断小波分解重构的精度。

两种不同截齿排列截割头性能的比较

为了评价利用等螺旋升角进行截齿排列设计的截割头的截割性能,选用了一个实际的截割头进行比较,通过计算机仿真获得两个截割头截割过程的切屑图和载荷曲线,经比较分析表明,用等螺旋升角排列截齿的截割头截槽合理,各段切屑图均匀,载荷大小及其波动较小,截割性能良好,所以用等螺旋升角排列截齿是一种高效、实用的截齿排列方法。

滚筒截齿配置对采煤机载荷的影响研究

从理论上分析了影响滚筒载荷频率波动的原因 ,利用模拟试验台对螺旋滚筒进行了截割试验 ,并对理论和实测的载荷谱进行了对比分析 。

基于HHT和排列熵的轴向倾斜截齿截割载荷特性

为了探求不同轴向倾斜角θ下截齿三向载荷谱的截割信息,采用HHT和排列熵分析载荷谱所蕴含的能量和随机性截割信息,提出载荷谱均值、排列熵、能量占比e三个指标,获得θ角对截齿三向载荷谱的影响规律。结果表明:随θ角增大,截齿径向、轴向载荷谱均值变化不明显,载荷方向不变,侧向载荷谱均值呈线性增大趋势,载荷方向改变;不同θ角下,径向载荷谱均值约为轴向载荷谱均值的0.61,侧向载荷谱的e呈先增大后减小趋势,三向载荷谱的排列熵整体在0.8~1.0之间,载荷谱的随机性较强。该研究为采煤机截齿的合理布置和高效截割提供了参考。