为进一步提升智能工作面开采设备协同控制效果,在对采煤机与液压支架控制过程分析的基础上,对生产工序进行细化并重新匹配,达到提高协同控制效果的目的。同时给出协同控制工序控制逻辑,提高协同控制效果。将协同控制技术在30209工作面进行工程应用,结果表明,协同控制技术较人工干预控制耗时减少27 min,有助于提升煤炭生产效率及设备智能化控制程度。

基于液压支架顶梁吸能构件吸能特性理论,介绍三种液压支架顶梁瓦楞构件设计。为验证瓦楞构件设计可行性和应用效果,先采用仿真分析方法对三种液压支架顶梁瓦楞构件设计进行选型分析,确认最佳设计后,将设计应用于工程实践,最终确认最佳设计具有较高应用价值。最终确认设计可行性较高,可在后续液压支架顶梁瓦楞结构优化调整中进行参考应用。

液压支架是煤矿生产的重要设备,其设计和制造水平直接影响煤矿的安全生产和经济效益。以ZT6500/19.5/34液压支架为研究对象,利用三维建模软件SolidWorks建立了简化液压支架样机及其1∶5模型的三维实体模型,在ANSYS软件中导入三维实体模型,利用ANSYS软件对该型液压支架样机及其1∶5模型进行了基础扭转工况下的强度试验。找到了该型简化液压支架样机及其1∶5模型相应的总位移分布规律和等效应力分布规律,确定了该型简化液压支架样机与其1∶5模型的总位移和等效应力的比例关系。

考虑活塞和油缸之间的偏心误差与油液压缩特性,设计了一种履带起重机液压缓冲装置,深入分析了液压缓冲装置的综合性能与缓冲力变化特征。构建得到缓冲装置动态冲击模型,对缓冲装置在瞬态冲击过程中的冲击特性开展了仿真测试。研究结果表明,缓冲行程时间为0.35s,回复行程时间为0.04s,实现了快速回程的过程。当冲击初速度提高后,缓冲力峰值与活塞运动位移显著增大,形成了更大包络面积,可以更高效吸收外部振动能量。该研究有效提高起重机节能效果,为后续的参数优化奠定了理论基础。

为探究煤矿开采支护作业中液压支架结构件的失效原因,以ZY12000/28/63型液压支架为研究对象,建立其有限元分析模型,通过仿真分析方法,明确该液压支架中的底座和顶梁两类典型结构件的应力分布特征,以此确定该液压支架结构件失效形式,确定该液压支架结构件在不同运行工况下存在较为复杂的失效形式,以此为后续的液压支架结构件优化工作提供参考借鉴。

为进一步探究瓦斯抽采钻冲扩一体液压钻机的力学特征,结合某复杂条件矿井条件下的瓦斯局部治理工作需要,构建钻冲扩一体化装备,并明确其主要参数。而后以此为基础,建立该设备的仿真模型,并对设备中的滑锁、钻头、销轴和连杆四类关键部件进行有限元分析,结果显示,上述四类关键部件在应力和变形方面均处于较低水平,对于实际运行基本不产生影响。在此基础上,对钻冲扩一体化设备进行模拟实验测试,结果显示,该设备在钻孔横截面积这一主要指标上较具优势,扩孔效果较优,具有潜在应用价值。

以煤矿常用的ZY3800型液压支架为研究对象,利用SolidWorks及ANSYS软件建立液压支架的立体几何模型,并通过ANSYS软件对支架掩护梁结构开展不同工况下强度及刚度的有限元分析,结果表明,掩护梁在扭转工况下出现了明显的应力集中现象,最大应力值达到了569.28 MPa,超出了材料的屈服极限。通过加厚前端盖板及筋板厚度的方式对掩护梁应力集中部位进行优化,使扭转工况下掩护梁的应力最大值下降了44.48%,最大形变量减少了11.32%。此次结构优化使掩护梁结构在扭转工况下的最大应力降低到了材料屈服强度以下,为保障企业的安全生产工作提供了坚实的理论依据。

基于数值计算软件MATLAB对两柱掩护式放顶煤液压支架架体结构进行仿真分析,进而提出液压支架四连杆机构参数化设计。具体仿真分析中先采用快速图解方法获取确定掩护梁和前连杆长度,并由此实施仿真分析,并结合机械加工中所考虑的测量精度以及加工精度等问题,对液压支架四连杆机构参数进行合理优化调整,最后将优化后的参数化设计应用于工程实践,确认设计具有一定可行性。

以ZF3700/16/26型液压支架为研究对象,介绍一种适用于液压支架底座优化的优化设计。具体研究中采用仿真分析方法对液压支架底座实施静力学仿真分析,结合仿真分析结果介绍液压支架底座优化设计。为验证液压支架底座优化设计的应用效果,将优化设计应用于工程实践,对比优化前后底座质量、性能变化,最终确认液压支架底座优化设计可有效实现降低成本的优化目的。

为了解决液压无级变速器模糊PID控制准确度不高的问题,设计了一种基于改进粒子群(PSO)优化模糊PID控制方法,并通过仿真手段分析系统中正弦信号和阶跃信号响应性能差异性。研究结果表明,阶跃信号下,改进PSO算法优化模糊PID控制器可以实现马达转速与目标马达转速之间达到良好跟踪效果,超调量只需1 s便可以完成调节。正弦信号下,改进PSO算法优化模糊PID控制器最大跟踪误差为3%,具备低超调量、高鲁棒性等优点,开发的液压无级变速器可以满足马达转速的高效、准确跟踪效果。