摘要：目前主运大巷带式输送机巡检机器人主要采用悬挂轨道式巡检方式,无法巡检位置较低或被遮挡的设备,难以满足井下巷道及设备的全方位巡检需求。设计了一种基于轮式巡检机器人的摇臂式行走机构,与轨道式巡检机器人配合使用,以满足全方位巡检需求。确定了轮式巡检机器人的系统结构,重点对其行走系统进行了分析,分别建立了履带式、轮履式、摇臂式3种行走机构的量化模型,利用德尔菲法与网络分析法对行走机构性能进行了综合分析,结果表明:基于摇臂式行走机构的机器人移动底盘在井下巷道环境内的行走适应性最佳。对摇臂式行走机构中的关键部件倒V型连杆进行静态性能分析,结果表明:倒V型连杆满足煤矿井下常见的坡道满载、紧急转弯、紧急制动3种工况下的强度与刚度需求。面向煤矿井下主运大巷地形特点及运输装备环境,开展模拟巷道内的机器人巡检试验,结果表明:摇臂式轮式巡检机器人在坡道、台阶、沟道的行走测试中均表现出良好的环境适应性,能够满足对煤矿井下巷道及其内部主要设备的巡检需求。

摘要：新能源车辆领域的高速发展,使得行业对高性能车用电机的要求不断提高。混合励磁电机作为一种新型电机,其综合了永磁励磁和电励磁两种励磁方式的优势,具有优异的调控性和可靠性。提出一种并联爪极式混合励磁电机结构,采用永磁体与电励磁装置并联轴向励磁的方式,优化了混合励磁电机磁路。在此基础上,分别对电机爪极侧板与励磁托架大端厚度等参数化仿真,并根据最优结构仿真优化前后电机平均转矩。最后对比分析了并联爪极式混合励磁电机与永磁同步电机的机械特性曲线,结果表明:并联爪极式混合励磁电机在保有转矩性能的基础上,电机的运行范围拓宽了17.24%,提高了混合励磁电机的力学性能和适应性。

摘要：目前,煤矿井下无轨胶轮车以防爆柴油机或蓄电池作为动力来源,存在着诸多技术不足和现实问题,例如,防爆柴油机驱动系统尾气污染严重、油耗高、工作效率低,防爆蓄电池驱动系统动力不足、续航能力较差等。混合动力是一种在乘用车领域已发展较为成熟的环保节能驱动技术,若能将其应用于井下无轨胶轮车,将能较好地解决这些问题。但是,目前对矿用车辆混合动力技术的研究整体尚处于起步阶段,尤其缺乏对井下混合动力驱动系统控制策略方面的专门研究。本文以无轨胶轮车混合动力驱动系统为研究对象,在充分考虑行驶工况、动力源工作特性和使用环境等因素的基础上,设计了一种适用于井下混合动力无轨胶轮车驱动系统的模糊逻辑控制策略;基于课题组前期已建立的井下无轨胶轮车CYC_JX循环工况,利用经过二次开发的ADVISOR软件构建Simulink仿真模块,对本文设计的模糊逻辑控制策略和目前广泛使用的电辅助控制策略进行了仿真与对比分析;进一步,基于LabVIEW软件设计测控系统,利用井下混合动力无轨胶轮车试验平台开展台架试验,对仿真结果进行了验证。结果表明,与电辅助控制策略相比,模糊逻辑控制策略下的防爆柴油机和电动机的大部分工作点效率较高,整车百公里燃油消耗降低了11.18%,尾气排放中HC含量值降低了20.83%,CO含量值降低了1.82%;仿真与试验结果的输出车速、防爆柴油机和电动机实际输出转矩、蓄电池SOC变化趋势相同,燃油经济性和尾气排放值的变化均处于理想范围内,验证了所设计控制策略的合理性;基于模糊逻辑控制策略的混合动力无轨胶轮车驱动系统能较好地依据工况信息、驾驶意图协调防爆柴油机和电动机之间的能量流动,其燃油经济性、动力性和尾气排放特性均优于电辅助控制策略。但是,本文设计的模糊逻辑控制策略还缺少对电动机工作效率的综合考虑,未来可以将其作为一个约束目标,进一步对模糊逻辑控制策略进行优化。

摘要：摩-磁复合制动将摩擦制动和磁力制动的优点有机结合起来,是一种很有前途的新型制动方式,但目前对摩-磁复合制动性能及其调控方法的研究还存在很大不足。利用摩-磁复合制动性能检测试验台,开展了有、无磁场作用下的模拟制动试验,分析了摩-磁复合制动性能的变化规律;提出制动过程恒力矩制动的控制目标,利用BP神经网络和模糊PID等智能技术分别设计建立了基于磁场的摩-磁复合制动性能智能调控方法;分别开展了常规摩擦制动试验和恒力矩制动试验,并对试验结果进行了分析。结果表明,通过输入制动压力和制动初速度两个参数,所建立的BP神经网络预测模型可以有效地预测摩擦制动力矩终值;通过降低制动力矩的波动幅值,所建立的模糊PID反馈调控法可以实现制动系统以近似恒力矩制动;相比常规的摩擦制动,摩-磁复合制动方式拥有更大的制动力矩和更短的制动时间,表现出更好的制动性能。

摘要：无人驾驶具有自动、高效和准确度高等特点,经过多年发展已日趋成熟,且已在不少地面车辆上开始应用,将是无轨胶轮车在井下实现高效、安全、智能运输的重要解决方案之一。结合地面无人驾驶技术与煤矿井下巷道实际情况,设计了一种蓄电池无轨胶轮车的井下无人驾驶系统,并重点对其无人驾驶控制策略进行了仿真研究。首先,基于WLR-9型矿用蓄电池无轨胶轮车,通过合理选用传感器组成感知系统,并对车辆的控制系统与执行系统进行改造,设计了无轨胶轮车无人驾驶系统;其次,采用多传感器融合方式解决无轨胶轮车在井下巷道内行驶时遇到的循迹和避障难题,基于模型预测的路径规划算法设计了无人驾驶系统的控制策略;最后,联合CarSim与Simulink建立了无人驾驶系统仿真模型,通过仿真从理论上验证无轨胶轮车无人驾驶系统设计的合理性。仿真结果表明,无人驾驶系统在25 km/h车速下轨迹跟踪的最大瞬时偏移量仅为7.8 cm,循迹效果良好;能够对障碍物及时作出反应,避开障碍物并重新规划新路径,生成的路径较为平滑且连续性好,避障过程中未发生打滑失控现象;能够及时识别对向车辆并提前减速制动,在根据井下会车规则判别出避车后,可迅速规划出新路径并进入躲避硐室内避车,至对向车辆离去后驶出躲避硐回到预定轨迹继续行驶,能够反映出无轨胶轮车无人驾驶系统控制策略的稳定性与可行性。

摘要：承载托辊是带式输送机的重要组成部分,带式输送机中承载托辊的性能高低关乎整个运输过程的效率和成本,而评价承载托辊性能优劣的重要指标之一是旋转阻力。现有研究尚未明确承载托辊旋转阻力影响因素的作用规律。利用自制承载托辊旋转阻力试验台开展托辊旋转阻力试验,该试验台符合国家标准《带式输送机(GB/T 10595—2009)》相关技术要求,且测量原理简单可靠;通过待测承载托辊轴两端安装的静态扭矩传感器,测出的扭矩为承载托辊旋转阻力引起的扭矩,按照后续的公式计算可求出承载托辊的旋转阻力。调研分析各因素对承载托辊旋转阻力的影响程度,制定正交试验方案,确定载荷和带式输送机带速是对承载托辊旋转阻力影响较大的两个因素,设计单一变量的定载荷和定带速试验,对载荷和带速两个因素分别进行试验分析。试验结果表明,在带速一定的条件下,承载托辊的旋转阻力随着载荷的增大逐渐增大,但并未表现出明显的线性关系;在载荷一定的条件下,承载托辊的旋转阻力随带速的增加逐渐增大,但变化率逐渐减小。基于试验结果数据,对承载托辊旋转阻力进行拟合,给出了采用6204轴承的φ89 mm承载托辊在不同带速及载荷下的旋转阻力经验计算公式。本文可为带式输送机承载托辊的设计、使用及性能判别提供理论借鉴和试验依据。由于试验条件和时间限制,后续研究工作将围绕试验台改造升级与更高带速测试分析展开。

摘要：公路运输是煤炭运输的重要一环,为提高经济效益,煤炭运输车正日益趋向于重型化发展,使得对驱动系统动力性和经济性的要求越来越高。传统柴油机驱动存在污染严重、油耗高等问题,而电驱动存在动力不足、续航能力差等问题,单一动力驱动难以很好满足重型煤炭运输车动力与环保需求。为提高重型煤炭运输车驱动性能并实现节能减排目标,基于重型煤炭运输车系统结构提出了一种新型分布式混合动力驱动系统,并对其控制策略进行了建模和仿真研究。首先,基于将多个动力源分别布置在重型煤炭运输车牵引车和挂车上的设计思路,设计了一种连接型分布式混合动力驱动系统,主要由柴油发动机、驱动电机、变速箱、动力电池组和多台轮边电机等装置组成;其次,通过对不同工作模式下的能量流向进行分析,设计了基于最优转矩的分布式混合动力驱动系统逻辑门限控制策略,根据分布式混合动力系统工作模式特点提出了不同工作模式下转矩目标值的分配方案,并在MATLAB/Simulink软件中搭建了控制策略模型;然后,根据重型煤炭运输车的实际行驶情况,参照相关国家标准建立了重型煤炭运输车循环工况;最后,将控制策略导入CRUISE软件,与所搭建的整车动力系统仿真模型进行了联合仿真。仿真结果表明:所设计的控制策略能够对发动机和电机的转矩进行合理分配,使得发动机和电机始终在高效率区域工作,动力电池也保持在充放电高效区间;相比传统柴油机驱动方式,在整车牵引质量基本不变的前提下,可实现最大爬坡度增加70%、最高车速提高42.8%、0~30 km/h加速时间缩减34.2%、百公里综合油耗降低17.8%;通过混合动力改造和合理制定控制策略,车辆各项指标较原车均有明显提升。

摘要：针对现有制动试验台无法真实反映汽车在路面行驶制动过程的局限性,设计了1个用于模拟汽车轮胎与地面接触并产生和测试制动过程的制动试验台,该试验台能够模拟汽车惯量、汽车对地面的压力以及路况,可以针对不同的盘式制动器、轮胎以及地面材质开展制动试验。试验台采用PLC作为下位机,以LabVIEW为上位机软件开发平台设计了测控系统,通过各传感器获取相关制动参数。整个装置操作简单、功能拓展性强、安全稳定性较高,较好地实现了试验台的实时监测与自动化控制功能。

摘要：千米煤矿深井中特大型箕斗的应用能够有效提高生产效率,但是随着箕斗体积和容量的持续增加会对传统钢丝绳矿井提升方式提出挑战,产生钢丝绳强度不足、寿命减少以及安全性降低等问题。针对传统钢丝绳提升箕斗时面临以上问题显露的不足,以煤矿千米深矿井作为工程背景,提出了一种采用垂直式永磁直线电机辅助驱动的特大型箕斗提升方案,能够在目前载重最大50 t箕斗的基础上再增加20%载重。首先,对辅助提升系统涉及的总体提升方案、矿井布置与选择、箕斗结构及增量设计、辅助提升电机结构设计等问题依次进行分析;其次,详细阐述了一种主从控制和并行控制相结合的控制策略,能够实现多种电机对箕斗的协同驱动,保证该辅助提升系统能够稳定运转;最后,利用MATLAB/Simulink建立了垂直式永磁直线电机辅助提升系统的单元电机和多电机矢量控制仿真模型,分析了该系统在匀速、速度突变以及制动工况下速度和推力的变化情况。结果表明,单元电机在恒速变负载情况下具有电机响应速度快、电机推力和速度变化稳定等特性;多电机控制模型在匀速和速度突变情况下主从电机速度以及输出推力跟随状况良好;辅助提升系统若采用主从速度跟随控制策略,难以在突发情况下及时稳定地进行制动,故在系统制动时应采用并行式同步控制策略。考虑到千米深井运行工况复杂,该仿真模型虽有所简化,但仍具有足够优良的同步跟随性和稳定性,研究结果对超深矿井特大型箕斗提升系统的设计开发具有重要理论价值和实际意义。

摘要：以起重机械中广泛应用的电力液压鼓式制动器为研究对象,确定传感器安装位置,搭建硬件电路并编制配套的下位机程序,将检测装置调试至稳定状态,并将检测装置安装在模拟制动试验台进行台架制动试验,对其检测性能进行试验验证。试验结果表明,所设计的起重机制动器摩擦系数检测装置可通过液晶显示器对被检测量实时显示,并将数据通过串口通信传输至上位机进行相关曲线绘制及数据保存,且所测数据符合制动摩擦学规律。该装置具有便携以及快速检测的特点,易于安装,可为起重机制动器的现场检测以及故障排查提供便利,能够有效防止事故的发生。