摘要：为解决综采工作面回撤绞车操作困难、定位繁琐、效率低下,拉脱、断绳事故频发等问题,研发设计了一种集变频调速、智能检测、遥控控制、自支撑定位装置为一体的智能变频牵引绞车。经过对综采回撤工作面环境、设备、工况的现场调研,得到了新型智能控制变频牵引绞车外形及性能边界参数。通过总体—部件—总体反复设计与研究,最终确定总体结构设计。并从结构件设计的关键技术与参数研究、减速器的设计参数与传动系统布局以及支撑装置的设计计算等方面,对新型智能变频牵引绞车总体排布中的关键技术与参数进行了研究与阐述。通过对总体功能的研究,确定了液压系统功能及原理,并且结合使用工况和操作要求,确定了智能检测功能与遥控控制方法。通过对3个综采回撤工作面和2个综采安装工作面试验过程的跟踪与记录,对样机使用情况作了全面阐述,并对新型智能变频牵引绞车的优点和存在的不足进行了分析与总结。从样机使用情况看,所研制的绞车总体结构合理、可靠,液压系统功能及智能检测与控制功能等完全满足使用要求,能够有效避免现有绞车使用中存在的一些安全隐患。

摘要：采用短壁机械化开采技术提高资源采出率,解决我国煤矿井下煤柱及不规则块段开采、"三下"压煤开采、露天边帮压煤回收、延长矿井服务年限等方面,具有重要意义。目前,我国连续采煤机技术装备发展迅速,替代进口取得了较好的应用效果,后配套连运系统缺失一直制约矿井产量提升,亟待开发。带式输送机具有长距离连续运输、大运量、可靠性高、性价比高的特点,且易于实现自动化集中控制。为提升煤矿房柱式开采工艺中连续采煤机后配套运输系统生产能力,基于长距离动态运输、跟随连续采煤机轨迹自动行驶对实现后配套连续运输的重要性,探讨了汽车列车型式连运系统的可行性,提出了直接控制汽车列车连运系统循迹行驶的自动控制算法,研究了车辆单元铰接机构和不同工况转向行驶算法等关键技术难点,测试结果表明应用汽车列车型式的带式连运系统实现自动循迹行驶能有效解决房柱式开采工艺中实现连续运输的技术难题,实现连续运输系统自动行驶,跟随连续采煤机轨迹进行精准循迹控制,减少作业人员,提升了行驶灵活性和环境适应能力。

摘要：针对某型煤矿用防爆柴油机的水浴式废气处理箱排气阻力大造成功率下降、动力不足的问题,分析了传统水浴式废气处理箱和2种低阻力喷淋式废气处理箱的结构和工作原理,发现:①传统的水浴式废气处理箱是废气进入冷却水与加热的水蒸气一起被排出;②低阻力喷淋式废气处理箱是水进入废气中被雾化后与废气一起进入废气处理箱中充分进行热交换后被排出。通过流体仿真分析软件和声学仿真软件对传统的水浴式废气处理箱和新设计的2种低阻力喷淋式废气处理箱进行了模拟仿真分析,得出其压力场、温度场和噪声传递损失值,并对仿真结果进行了对比分析。在实验室对装有水浴式废气处理箱和两种低阻力喷淋式废气处理箱的防爆柴油机进行台架试验。试验结果表明:①2种喷淋式废气处理箱比水浴式废气处理箱的排气阻力降低了1/2以上,提高了防爆柴油机的动力性和经济性;②立式喷淋式废气处理箱的整体压力分布比卧式喷淋式废气处理箱均匀,排气阻力比卧式喷淋式废气处理箱低,出口的平均温度比卧式喷淋式废气处理箱低3℃;③防爆柴油机排出尾气的中频噪声在通过废气处理箱后得到了明显的降低,在考虑温度梯度影响因素的情况下尾气噪声通过立式喷淋式废气处理箱的损失平均约为通过水浴式废气处理箱时的3.3倍,为43 dB,尾气噪声通过卧式喷淋式废气处理箱的损失平均约为通过水浴式废气处理箱时的2倍,为25.6 dB;④喷淋式废气处理箱的出口温度均小于70℃,满足《煤矿安全规程》的要求,该方法和技术可为煤矿井下车辆降低尾气排放提供依据。

摘要：针对煤矿井下矿用防爆柴油机的排放污染问题,根据MT 990-2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》对防爆柴油机表面温度不超过150℃的要求,对防爆废气再循环(EGR)冷却系统进行设计,通过对防爆文丘里管原理的分析、防爆电动水泵的选型及冷却系统散热量的计算,设计了符合要求的EGR冷却系统。并按照标准对防爆柴油机及EGR冷却系统进行台架试验,研究了防爆柴油机EGR温度对尾气排放中NOx、HC、CO和烟度等成分的影响,试验结果表明:在额定转速下随着EGR冷却系统温度的降低,NOx排放降低,CO排放增加,HC排放增加,烟度降低;在同一EGR温度下负荷降低,NOx、CO、HC、烟度排放均降低;随着EGR温度的降低,NOx排放降幅最大为7.4%,降幅最小为3.3%,CO增幅最大为100%,增幅最小为0,HC排放增幅最大为20%,增幅最小为2.7%,烟度排放降幅最大为20%,降幅最小为0;确定了防爆柴油机工作时取得尾气排放综合性能最好状态下防爆EGR最佳冷却温度范围为70~100℃。

摘要：针对三元催化器在煤矿用特种柴油机上的应用展开了研究并进行了台架试验。试验中对道路用三元催化器进行水冷防爆设计改造,增加了隔热层和水冷外套,并设计了两种布置方案。试验结果表明:防爆改造后的三元催化器符合MT990—2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》的要求;应用了水冷式防爆三元催化器后的特种柴油机的标定功率和最大扭矩的最大降幅分别为6.94%和6.90%,防爆柴油机动力性略有降低;同一催化器装在水冷排气管中时,CO和HC排放最大降幅分别为75.0%和57.1%,装在废气处理箱中CO和HC排放最大降幅分别为62.5%和54.3%,不同催化器装在同一位置时,降排效果相差不大。将加拿大DCL催化器装在水冷排气管中时降排效果最好,其在第7工况下(1600r/min、100%负荷)降幅达到最大值,分别为75.0%和57.1%。

摘要：为提高巷道掘进效率,提出了掘锚一体化高效掘进的概念,指出高预应力锚固理论、空顶区顶板稳定控制理论、软岩流变理论、松动圈理论和锚杆支护动态信息设计方法等是掘锚一体机高效掘进的理论基础,进一步采用数值模拟和试验,发现了高效掘进围岩破坏变形规律和低比能耗高效截割的有关规律。针对综掘工艺平行作业率低的难题,攻克了高效掘进系统集成配套技术,创新研制掘锚一体机、锚杆转载机、跨骑式锚杆钻车和柔性连续运输系统等装备,构建掘进、支护、运输、除尘等工序的同步作业线,掘支运平行作业时间由25%~35%增至50%~70%。攻克了掘锚一体化技术和全宽截割技术,研制了国产掘锚一体机,优化了截割功率、空顶距、接地比压,行走采用千伏级交流变频调速技术,解决了国外设备截割能力不足、适应性差等难题,研制了双驱动高速合流重型截割减速器,实现截割功率达340 kW,研制前探式临时支护,将临时支护空顶距由1 m减至0.4 m,研制宽型履带底盘,整机接地比压由0.28 MPa降至0.2 MPa;针对锚杆支护与转载运输平行作业的难题,攻克了空间多维度同步支护技术,研制了锚杆转载机和跨骑式锚杆钻车等设备,通过多组钻机实现多排多臂分段平行支护,掘进工作面采用低密度强力锚杆支护控制顶板,后部同步实施增强永久支护,形成“前疏后密,快速推进”协同支护体系;攻克了多钎杆钻孔自动接续技术,钎杆由机械手自动续装、由钎杆仓存储,解决了锚索钻装不连续的技术难题;针对胶带长距离搭接的难题,研制出柔性连续运输系统,设计了位姿锁定的蛇形关节架体、偏置摆动式油气悬挂、具有减摩降阻机构的迈步式自移机尾、穿梭动力站等核心部件,实现小半径90°转弯和150 m往复搭接、连续转载;针对高效掘进粉尘防治的难题,提出了固液气三幕组合控尘方法,将粉尘控制在掘进工作面并形成粉尘池,防止粉尘扩散;研制了可随主机设备移动的除尘装置,实现除尘装置与掘进设备同步移动;攻克了小体积无龙骨自承式菱形滤袋过滤技术,研制了矿用全自动紧凑型袋式除尘器,总尘除尘率达99.7%;攻克了滤网表面超疏水改性、双面两级流线型气液分离等技术,研制了矿用机载湿式负压除尘器。应用表明,与原有掘进方法相比,掘锚一体化高效掘进技术在稳定围岩和中等稳定围岩条件下提高掘进速度1~2倍。

摘要：为克服现有声衬结构固定、敏感频率无法调节的弊端,提出了一种逆压电效应的调频式声衬结构。该声衬由颈部、共振腔以及压电膜片组成亥姆霍兹共振器。采用有限元法对声衬结构的固有频率、声场分布进行了计算,研究了压电膜片变形与共振频率偏移的关系。在阻抗管内对压电声衬致动前后系统的传递损失进行了对比,系统传递损失峰值频率与驱动电压呈线性关系,灵敏度为0.1Hz/V。在建立控制电压-驱动电压-噪声频率的对应关系的基础上,提出了一种基于光敏电阻的直流升压电路,采用LabVIEW软件编制了压电声衬的自适应控制程序,当噪声频率从746变化至788Hz时,驱动电压由110V自动升高至420V,声衬始终工作于共振状态,实现了宽频噪声的自适应控制。

摘要：为了验证某型巷修装置的工作机构在高频冲击条件下的可靠性,对典型工况下该巷修装置的工作状态进行了分析。得出该工作机构主要工作在破碎锤距离机身最远且钎杆垂直于地面的工况下,并在该工况下通过压力测试仪器获得了各油缸的实时工作压力。通过虚拟样机技术在动力学软件中建立了巷修装置的刚柔耦合模型,利用实际测得的油缸压力转换为油缸力,然后对模型进行了加载与求解,获得了基于实测载荷条件下的大臂和斗杆最大应力节点的应力时程曲线。采用雨流计数法对大臂和斗杆受到的应力载荷谱进行统计分析,然后对幅值作威布尔分布拟合,对均值作正态分布拟合,并研究了幅值和均值的分布规律,发现载荷的幅值和均值彼此相互独立。为得到整个寿命周期内装置工作载荷特征,使其更加贴合工程实际,依据工况作业时间的比例,将采集样本的载荷数据累积频次扩展到1×106次,得到幅值和均值二维载荷谱。并且依据疲劳累积损伤理论,把二维载荷谱转化为8级一维载荷谱,作为疲劳分析的载荷基础。在疲劳分析软件中根据疲劳线性累积损伤理论,利用一维载荷谱,对大臂和斗杆进行了疲劳寿命预测,计算结果均满足10 a以上的设计要求,且基本满足设计的等寿命原则,结合该装置在多个煤矿井下的使用经验,初步验证了预测结果的正确性,为同类机构的疲劳寿命预测与可靠性分析优化提供了新的方法。

摘要：针对煤矿井下设备实际工况的特殊性,基于非标机械设计理念,结合矿用减速器实际工况特点,从结构创新、分布式设计、分体组合设计、工艺孔设计和廓形优化等方面,优化矿用非标减速器的设计,提高功率体积比及可靠性,降低加工制造难度,提高经济性,提高维修维护便捷性。

摘要：设计和研究了迈步自移机尾阀前补偿式四联同步换向阀组,解决了自移机尾刚性架升降的同步问题。采用静态理论分析、专用同步阀组模块化设计、动态模拟仿真相结合的方式,设计和研究了该阀组。结果显示,设计的迈步自移机尾阀前补偿式四联同步阀组,可以实现自移机尾单个刚性架的同步举升和下降,9个阀组串联使用可以使自移机尾9个刚性架同步举升和下降。