摘要：针对采掘装备在煤巷、岩巷工作中截割机构磨损严重、作业效率低等问题,开展了矿山煤岩破碎方法的分析、总结和探索研究。根据煤岩普氏系数将煤岩类型分为煤、半煤岩、硬岩及高硬岩,并针对目前采掘装备在煤巷和半煤岩巷中存在的问题,阐述目前铣削破岩、冲击破岩、滚压破岩及滚拉破岩等机械破岩技术与纯水射流、脉冲射流、空化射流及磨料射流等水射流破岩技术的工作原理及前沿研究现状。首先,针对煤炭开采中因夹矸、硬包裹体煤层硬度大导致采煤机截割机构磨损严重、机械化开采效率低的问题,进行了截齿破碎煤岩机理及性能、截齿磨损机理、滚筒结构创新设计等方面的阐述,指出目前煤层及夹矸煤层应突破煤岩破碎与高效截割机构设计等新技术,以解决煤层安全高效开采的难题;针对半煤岩巷进行了截齿与煤岩互作用力学模型、截齿自旋转减磨截割机理、截割机构截齿布置理论及最优化设计方法等方面的概述,结合半煤岩巷作业效率低、机械刀具磨损严重等问题,从理论、数值模拟和实验等方面分析了各种水射流冲击破岩方法工作原理及研究现状,并指出为提高复杂多变地质条件下半煤岩巷掘进装备的掘进效率,应根据截割工况设计截割机构刀具排列方式,并采用自适应技术规划掘进工作参数、掘进工艺,提高掘进装备系统可靠性、智能化及综掘工艺水平以实现半煤岩巷快速掘进;针对硬岩巷从理论、实验和数值模拟方面进行了滚刀/圆盘刀破岩机理、破岩性能、刀盘设计准则等方面的综述,进行了水射流辅助截齿/钻孔/滚刀/圆盘刀破岩及涨裂辅助破岩技术的总结,提出了液力或者机械涨裂辅助破岩是目前应对硬岩有效的方法,充分利用岩石抗压不抗拉特点实现硬岩的高效经济破碎,结合智能化算法实现钻孔与涨裂的协同作业,实现硬岩巷道的高效掘进。最后,分析了现有破岩技术的优势、劣势及其局限性,并指出了我国矿山硬岩截割技术的未来发展趋势,煤矿机械、非煤矿业机械、盾构机械破岩技术相互融合,机械与非机械多场耦合破岩技术及矿山装备智能化是实现矿山复杂地质条件下煤岩高效破碎的发展方向。

摘要：为了提高堆垛机器人在定制式木工家具生产线的作业效率,设计了一种基于气压驱动的真空吸附式末端执行机构,提出一种针对该机构的两工况多目标轻量化设计方法。首先,校核了两工况下的静动态性能,建立了末端执行机构参数化模型。定义9个设计变量,采用最优拉丁超立方进行试验设计,并对近似模型的精度进行评价,确定径向基神经网络模型作为优化设计的代理模型。然后,以末端执行机构的质量、变形、应力为响应目标,并以执行机构的尺寸为约束进行多目标轻量化设计。最后对优化后的模型加工出样机,进行试验验证。结果表明:优化后末端执行机构在保证静动态特性满足设计要求的前提下,轻量化得到明显改善,质量降幅15.7%。

摘要：通过对矿山提升机运行原理和实际工况的深入分析,提出了实时监测系统的总体设计方案,对系统功能进行了划分,确定了软件的开发环境和开发工具,并提出了基于虚拟仪器的设计思想,以图形化开发平台LabVIEW为技术核心,设计开发了基于虚拟仪器的矿井提升机监测系统。该系统采用模块的思想进行编写,实现了数据采集、处理、显示及主态量的监测等功能;并在LabVIEW环境下使用MATLAB中的BP人工神经网络工具箱进行故障分析。

摘要：针对目前三钻头钻式采煤机的工作机构存在采煤效率低的问题,研究了一种采煤效率较高的新型四钻头工作机构。在确定传动方案的基础上,设计了其结构形式,并对2种工作机构的截割性能进行了分析。研究结果表明,新型工作机构在截割效率、截割比能耗方面均优于原工作机构,为极薄煤层的开采提供了一种新的有效截割机构。

摘要：目的为了实现大重量、大体积木门等板状物品的快速搬运与包装作业,设计一种适用于高速重载条件下的六自由度码垛机器人。方法针对该机器人,对其关键部件进行选型,通过D-H参数法建立机器人的运动学模型,并进行正逆运动学分析;求取机器人的工作空间,得到机器人所能达到的极限位置,为机器人的布置方案提供参考;运用ADAMS软件建立码垛机器人的动力学模型,对其在将木门进行搬运包装时危险工况进行仿真分析。结果得到码垛机器人处于最大臂展的危险工况下,大臂所受力及力矩最大,所受力及力矩最大值分别为12.9 kN,13.5 MN/mm。为进一步探究大臂的力学特性将大臂进行柔性化处理,得到大臂的力和力矩波动变化,以及最大动应力点,大臂所受力和力矩波动的最大值分别在z方向及y方向处,最大值分别为621 N,895 kN/mm。结论机器人各关节所受力和力矩变化无明显突变,所受刚性冲击较少;证明了在高速重载条件下大臂设计的合理性,为机器人结构的进一步优化及轻量化设计奠定了重要基础。

摘要：根据采煤机截割理论,建立了螺旋叶片参数(结构参数、运动参数)与目标参数(滚筒装煤量、轴向输煤速度、轴向抛煤力、滚筒最低转速、块煤率)间关系的数学模型.以此为基础,研究了滚筒直径为1800,1600,1250mm,叶片头数为2时,叶片升角、叶片螺距、滚筒转速与装煤量的关系和叶片升角、滚筒转速与轴向抛煤速度的关系;并分析了叶片升角、牵引速度、滚筒转速对轴向抛煤力和块煤率的影响,以及三种型号滚筒的叶片升角、牵引速度与滚筒最低转速之间的关系.研究结果表明,螺旋叶片的升角对滚筒装煤量、轴向抛煤速度、轴向抛煤力和滚筒最低转速影响较大,并得到叶片升角最佳值在0.43 rad左右,为采煤机滚筒设计提供理论依据.

摘要：利用遗传算法在非线性规划问题优化中的优越性,对螺旋钻采煤机传动部减速器以体积最小建立数学模型,并进行优化得到优化解。其体积的减小对整机体积减小和巷道宽度减小有重要意义。

摘要：矿山采掘机械课程是矿业类特色院校开设的专业课,对于学生掌握矿山机械基础知识有着重要作用,在机械专业教学中有着拓展思维的作用。基于此分析矿山采掘机械课程现状,结合矿山产业建设,对目前课程中出现的突出问题提出了针对性的解决方案,旨在采用多种教学手段对课程进行改革,改善该课程的教学效果,培养新时代的创新型人才。

摘要：针对传统的钻爆法无法实现硬岩巷道安全、高效掘进的问题,提出了一种高压泡沫涨裂装置。介绍了高压泡沫涨裂装置的系统组成和工作原理,建立了装置不同工作阶段的运动模型,利用AMESim软件搭建系统仿真模型,得到了系统的动态特性,分析了泡沫初始压力和蓄能器体积对装置性能的影响。结果表明:高压泡沫涨裂装置的作业周期为123 ms,能在岩石钻孔内形成17 MPa的压力,泡沫初始压力和蓄能器体积分别对装置涨裂压力和作业周期产生影响。通过对高压泡沫涨裂装置的仿真研究,验证该装置可行性的同时,为设计高性能高压泡沫涨裂装置提供了理论基础。

摘要：针对高地应力环境以及高硬度、强磨蚀性等复杂岩层条件下隧道施工所面临的滚刀频繁失效问题,利用高压水射流辅助机械刀具破岩技术的降载减磨特性将切割能力相比纯水射流更强的磨料浆体射流引入TBM刀盘,并基于预切缝联合滚刀破岩载荷特性对射流喷嘴于刀盘上的布置方案进行合理设计,在此基础上结合已有试验条件开展水射流-刀盘对混凝土岩样的室内截割试验,探究岩样抗压强度、射流压力、刀盘转速与推进速度对刀盘截割性能的影响规律以及各因素间的相关关系。研究结果表明:岩样抗压强度、刀盘转速与推进速度的增加均会推升刀盘扭矩与推进阻力水平,磨料浆体射流的存在有助于改善刀盘的载荷状态并削弱相关因素的影响水平,且射流压力愈高效果愈显著,但由于高压水射流切割破碎岩石比能相对于机械刀具更高,磨料浆体射流的引入在提升刀盘掘进速度的同时亦拖累了施工的经济性。各因素对刀盘扭矩的影响主次顺序依次为岩样抗压强度、刀盘转速、推进速度、射流压力,而对刀盘推进阻力的影响主次顺序则依次为岩样抗压强度、推进速度、射流压力、刀盘转速。