摘要：为适应风电塔筒外壁作业需要,设计了一种可自适应曲面的永磁吸附履带式爬壁机器人,并对吸附结构进行了优化。首先建立了爬壁机器人在壁面的吸附力学模型,分析了爬壁机器人永磁吸附单元所需要的最小吸附力;其次设计了永磁吸附单元的基本结构及履带上永磁吸附单元的排列方式,通过有限元软件分析了不同设计参数对永磁吸附单元吸附力和磁质比的影响,并基于响应面模型,通过多目标优化分析得到了设计参数的最优值;最后通过永磁吸附单元和整机试验验证了吸附结构优化结果的可靠性及爬壁机器人负载稳定性。

摘要：以某轿车排气系统为研究对象,阐述了均方根值(RMS)法在汽车排气系统吊钩位置优化设计上的应用。基于壳体简化的方法建立了有限元模型并进行了自由模态分析,结合锤击模态试验方法验证了有限元模型的准确性;通过频响分析得到排气系统的频率响应曲线,利用均方根值法设计吊钩位置;采用约束模态分析、静力分析与动态分析全面验证吊钩位置设计方案。结果表明,系统固有频率避开了发动机激振频率,橡胶吊耳疲劳寿命可以得到保证,且吊钩传递力较小,设计方案合理。该方法能够简单快速设计吊钩位置,验证排气系统的动力学性能与设计方案的合理性,为轿车排气系统减振设计提供理论依据。

摘要：针对井下掘进机截割智能化程度低、截割臂摆速不能根据煤岩硬度进行自适应调节的问题,提出了一种基于多传感器信息的掘进机截割臂自适应截割控制策略。以截割电机电流、截割臂驱动油缸压力、截割臂振动加速度作为煤岩截割载荷识别依据,采用径向基函数神经网络设计了截割载荷信号识别器,为截割臂摆速调控提供准确依据;针对复杂且具有时变性的截割臂摆速调控系统,设计了基于遗传算法优化的模糊PID智能控制器,实现对截割臂摆速的高效调控。建立了掘进机截割臂数学模型,在MATLAB/Simulink中搭建了截割臂自适应截割仿真控制系统,仿真结果表明,控制系统具有较快响应速度及较高控制精度。基于贝加莱Automation Studio软件搭建掘进机机载自适应截割控制系统,在石家庄煤矿机械有限公司模拟巷道中采用EBZ135型掘进机进行了模拟截割实验,实验结果表明,所提出的控制策略能够根据截割载荷变化实现对截割臂摆速的高效自适应调控。

摘要：在掘进工作面上设计多点电流源双频激电法探测电极布置方式,根据稳定电流场性质,建立多点电流源电场线微分方程,基于变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法,对微分方程组进行求解。定义探测电场空间立体角和电场线边界角概念,分析探测电场平均电流密度随主屏流比系数及距掘进断面距离变化规律,确定聚焦效应探测时主屏流比系的取值范围。同时改变约束屏流比系数和主屏流比系数,分析探测电场偏转角的变化规律及对其影响的主要因素,确定偏转效应探测时约束屏流比系数的取值范围。工业性试验表明:利用该方法进行超前扫描探测,根据视幅频率和视电阻率异常激电效应参量变化规律,能够有效识别工作面前方围岩地质构造特征及低阻含水异常体的方向,但含水异常体距工作面的准确距离和含水量的大小尚需进一步研究。

摘要：针对架棚支护的煤巷掘进过程中综掘与支护不协调的问题,提出悬臂式掘进机机载式多功能施工平台功能要求,并确定了多功能施工平台设计方案。使用三维建模有限元软件,对多功能平台进行稳态动力学响应仿真分析,对各承载件的受力进行分析与校核,模拟结果及力学计算表明多功能平台设计完全符合各项技术指标。现场应用表明,该平台与综掘机械配套合理,为架棚支护施工提供了安全的蹬踏基础,实现了机械挑梁,提高了架棚支护的机械化程度,提高了支护作业效率。

摘要：悬臂掘进机一体化施工平台是一种适应复杂围岩条件下,实现拱形金属支架支护,且与掘进机一体的挑梁和踩踏机构。文章利用Pro/ENGINEER Mechanica(Pro/Em)软件对初始设计进行了有限元分析,分别求出挑梁和载人两种工况下最大应力和最大变形的承受部位以及应力和变形数值大小,验证了初始设计的可靠性。另外,在有限元分析的基础上对平台材料进行了优化选择,既保证支护作业的安全,又实现节省材料和减少能耗的目的。

摘要：为实现煤矿掘进机机器人化和无人化的目标,提高掘进机截割煤矸的效率和智能化程度,提出了一种悬臂式掘进机煤矸智能截割控制系统与方法。详细阐述了系统的原理和硬件组成。悬臂式掘进机煤矸智能截割控制系统利用实时采集的多种传感器信息为控制变量,主要包括截割电机电流I、油缸压力p以及截割臂振动加速度a_(cc),实现掘进机在不同截割状态下煤矸的识别,驱动掘进机截割臂智能截割。系统硬件部分包含传感与检测系统、机载主控系统和系统执行机构,并构建了远程监控平台。系统依据煤炭行业电气标准分别对一般工况和特殊工况的截割控制策略进行了方法构建。在一般工况下,基于多种传感器信息利用改进粒子群算法优化的BP神经网络控制器实现截割载荷识别,提高掘进机对煤矸识别的准确性,实现截割臂摆速的自适应截割。特殊工况下分别对硬质点识别和预防闷车2种工况进行控制逻辑构建,通过Automation Studio软件编程实现对特殊工况的判断和处理。以EBZ135型掘进机为例,进行了地面验证性实验。实验结果表明,截割臂摆速的自适应调节时间约在0.8 s左右且无超调量,具有良好的鲁棒性。硬质点识别控制和预防闷车控制的实验结果证明了系统对于特殊工况识别精准、快速,处理过程稳定、可靠,验证了所设计的控制方法具有高的可靠性和控制精度。

摘要：为解决当前煤巷掘进过程中严重制约掘进效率的探、掘之间速度不匹配问题,研制了变频法煤巷超前探测仪。仪器主要由发射模块和接收模块构成。利用SIMULINK强大的仿真建模能力,先完成仪器的仿真开发、模拟试验、改进设计等,再进行样机制造,从而节约成本,缩短开发周期。阐述了仪器的基本原理,重点介绍发射模块的仿真研究工作,包括发射模块的功能、构成和模型,完成了发射模块的SIMULINK仿真,得到了设计的发射电流波形。

摘要：针对综掘工作面环境恶劣,掘支锚时间比例严重失调现状,提出了一种新型综掘巷道超前支护机组,具有超前支护、多工位并行作业的特点。介绍了该支护机组的结构组成和工作原理,重点讨论了该支护机组的关键装备超前支架的结构和力学模型。以旗山矿地质条件为例利用FLAC^(3D)软件,基于围岩—超前支架力学耦合模型仿真计算得到超前支架的载荷,导入Ansys软件并计算得到支架整体和各零件的应力云图、位移云图,分析了支架的应力和应变情况。仿真结果表明:支架的最大位移为8 mm,与支架整体尺寸相比可以忽略,最大应力为737.84 MPa,小于材料的屈服强度890 MPa,故所设计的支架能够承受该矿围岩的压力,支架的薄弱环节为顶梁、伸缩梁和护帮板,在后续的工程设计时应予以重视。此方法可实现掘支锚平行作业,巷道的快速掘进和安全生产,可为综掘巷道超前支护提供新的思路。

摘要：综掘工作面为顶板垮落、片帮等事故多发区,且随着煤炭开采深度的增加,安全问题更为严峻,严重威胁着煤矿工人的人身安全。超前支护是事故预防和安全保障的有效途径之一。基于自主设计的机器人化自移式支锚联合机组,提出了综掘巷道超前支护方案和支护时机的概念,阐述了支护机器人的结构与工作原理。以旗山矿地质条件为例,建立了巷道围岩-超前支架力学耦合模型,采用数值模拟分析了不同支护时机下巷道围岩变形与支架受力情况。结果表明:顶板下沉10~15 mm时,巷道围岩承载能力较强,平衡后顶板最大下沉量最小,约29.64 mm,超前支架顶部受力最小,约0.13 MPa,有利于超前支架的设计与巷道安全支护,为最佳支护时机。总结了综掘巷道最佳支护时机的确定方法,为利用巷道围岩的自承载能力、减小巷道围岩变形、降低巷道支护成本、提高巷道支护效率和安全性提供了思路。