在智能化综采工作面,液压支架的智能化技术对顶板及煤壁的安全控制、三机的协调运行及工作面的循环推进起着关键保障作用。针对煤矿智能化开采的技术现状及发展趋势,分析了液压支架与围岩的耦合状态、液压支架动作过程、支架与刮板输送机的协同控制、护帮板与煤壁耦合状态等感知功能需求,提出了相应的感知方法及传感元件的布置方案。在分析感知需求的基础上,提出了液压支架感知元件的结构框架及数字化感知网络架构。感知元件具有自供电数字化信号无线传输功能、架内无线传感网络采用ZigBee通信方式,所有无线感知信号通过信息接收装置进行存储、处理,然后通过RS485总线与支架控制器通讯,架间信息传输采用工业以太网。实现全面感知液压支架的位置、姿态、工作阻力、载荷分布、液压控制回路关键参数等信息。依据这些信息,结合矿...

液压支架的自移性能是保障工作面安全高效生产、提升工作面智能化开采水平的重要因素,而影响液压支架自移性能的关键因素之一即为其底板比压分布特性。为研究冲击载荷作用下深井开采液压支架的底板比压分布特性,首先基于多体动力学分析软件ADAMS建立了液压支架整架的刚柔耦合数值分析模型,其中顶板与底座定义为刚性体,顶梁、掩护梁、四连杆结构处理为柔性体,立柱及平衡千斤顶采用弹簧阻尼系统等效替换。通过在液压支架顶梁上方不同位置分别施加冲击动载,获取了液压支架在不同冲击工况下底座柱窝和前后连杆铰接点处的冲击载荷响应谱。随后基于LS-DYNA软件建立了液压支架底座-底板柔性体数值分析模型,通过将获取的各工况下支架载荷响应谱分别输入底座-底板柔性体分析模型,研究了深井开采液压支架在不同冲击工况下的底板比压分布...

针对口孜东矿121302工作面使用的四柱支撑掩护式液压支架适应性较差的问题,统计分析了121302工作面的矿压和支架受力特点,基于平面杆系建立了四柱支撑掩护式支架的力学模型,推导出支架极限外载荷大小和分布区间的解析表达式,得出支架外载荷与顶梁合力和底座合力是一一对应关系,支架能够平衡的外载荷必须满足其对应的顶梁合力和底座合力均在其长度范围内,否则,支架将不能保持稳定状态;支架极限外载荷区间不是完全覆盖顶梁长度,依据前后排立柱的最大工作阻力和最大拉力分为5个区域前排立柱达到最大拉力区、后排立柱达到最大工作阻力区、前排立柱达到最大工作阻力区、后排立柱达到最大拉力区、无承载能力区,其中,无承载能力区的区间取决于支架高度、摩擦因数以及顶梁前端至底座前端的水平距离。通过实例分析了支架前后排立柱不同...

针对现有巷道支护难以抵抗冲击地压产生的强震强冲作用从而造成支护失效、巷道垮塌及人员伤亡这一难题,基于巷道围岩-支护系统的静力学与动力学理论分析,提出了防冲支护设计的6项原则,即让位阻力可变原则、让位位移可变原则、让位刚度可变原则、让位频率可变原则、让位速度可变原则和让位能量可变原则。研制了具有吸能功能的巷道防冲液压支架,通过实验室试验对支架防冲装置中的诱导式预折纹构件进行了吸能特性研究,得到单节防冲构件平均让位阻力1820 kN,让位位移100 mm,让位刚度和频率为0,让位速度为2.3 m/s,让位吸能为182 kJ;双节防冲构件平均让位阻力为2010 kN,让位位移为200 mm,让位刚度和频率为0,让位速度为2.2 m/s,让位吸能为402 kJ,2种构件的实验结果都达到防冲液压支架的技术参数要求。进一步,对防冲液压支架在耿村煤矿井下的支护状态与...

智能决策模型支持的液压支架自组织协同控制是智能开采的关键技术之一,支架群组跟机行为的全局最优规划是智能决策模型的核心原理。提出了液压支架跟机行为的动作类型排序和动作速度调控的双层规划原理,以支架适应采煤机速度、液压系统压力稳定为多目标导控,设计了支架群组跟机推进行为智能决策模型,实现供液动力与支架动作协同全局最优控制序的动态决策。基于液压支架多类型单自由度的运动空间特性,根据时间世界模型的时间元关系约束定理,提出了液压支架群组跟机动作时序规划方法,设计了满足跟机工艺和空间约束的支架动作动态排序模型,以改进支架不同类型动作发生顺序和相互之间的时间逻辑。基于支架动作的稳压供液原理,构建了供液流量与支架组合动作执行时间的数学映射模型,构建了支架动作时压力状态模糊辨识模型,实现支...

针对现有设备无法实现对冲击地压矿井防冲支架进行静-动复合动力冲击加载实验的问题,提出一种基于液压蓄能及快放原理实现大吨位快速静-动复合加载的动力冲击试验机设计方法。提出了加载试验机的结构组成及工作原理,设计了液压加载系统,并给出液压加载系统的工作原理。该试验机能够实现被压试件的准静态加载、动态加载和静-动复合加载。运用AMESim软件建立了液压加载系统的仿真模型,对其加载特性进行了仿真分析;提出了一种实现高压超大流量开关阀的新型结构,运用FULUNET软件对超大流量开关阀进行了结构优化与流场研究,确定了额定压力31.5 MPa,流量达到120000 L/min的超大流量阀的结构参数;推导了防冲液压立柱的冲击波动方程及其定解条件;建立了液压动力加载系统的AMESim仿真模型,并进行了动力冲击仿真分析。根据理论分析结果完成了6500 kN...

液压支架智能化自动跟机运行是煤矿智采工作面建设的一项重要目标,针对目前液压支架跟机运行时供液流量适配不合理导致的动作执行速度和精度不足等问题,以液压支架群组跟机稳定运行为液压动力适配目标,提出协同液压支架控制策略的自适应稳压供液控制方法。基于根据支架动作特征提前适配合理供液流量的稳压供液原理,结合多泵+变频供液方式特点,提出供液与支架交叠协同控制逻辑;依据液压传动原理,推导交叠协同逻辑下液压支架跟机速度、液压系统压力变化率的求解方程,揭示供液流量调控策略与液压支架动作策略对上述两者的耦合作用机理;依据多响应优化问题求解理论,以液压支架跟机适速及其各动作压力平稳为多个目标,构建液压支架运行满意度函数并采用双层规划方法求解,实现自适应液压支架运行的供液流量调控智能决策;利用MATLAB与...

在高速重载工况下,滑靴受外力作用时会发生弹性变形,影响滑靴副的摩擦润滑性能,增加滑靴副的能量消耗,降低轴向柱塞泵的功率传递效率。为了减小滑靴副能量耗散和提高轴向柱塞泵能量调控性能,建立1种考虑滑靴弹性变形的功率损失模型。讨论柱塞腔压力、主轴转速以及结构参数等关键参数对滑靴副功率损失的影响。研究结果表明：当工作压力为21 MPa、主轴转速为1 500 r/min时,A4VTG90泵滑靴副的泄漏功率损失为1.93-2.30 W,黏性摩擦功率损失为221.8-234.2 W,主要集中在泵的排油区;滑靴副功率损失主要以黏性摩擦功率损失为主,泄漏功率损失比较小;阻尼孔长度直径比对滑靴副功率损失影响显著,选择合适的结构参数能改善滑靴的工作性能;滑靴的结构优选值范围如下：滑靴的半径比为1.2-1.6,阻尼孔的长度直径比为4-5。

随着智能化开采的不断发展,刮板输送机直线度控制对于煤矿安全、高效开采具有重要意义。针对刮板输送机的调直精度不高的问题,提出了一种基于空间运动学与长短时记忆神经网络轨迹预测相融合的调直方法。首先,利用工业机器人的空间运动学知识对液压支架和刮板输送机浮动连接机构的运动规律进行了解析,并以C#语言的形式编入Unity3D仿真系统底层,通过推移机构连接头捕捉刮板输送机中部槽上的关键点,实现液压支架与刮板输送机的连接,实现了液压支架的精准推移,较理想化地解决了销耳间隙的影响;其次,综合考虑到传感器噪声与截割底板轨迹对刮板输送机轨迹检测的影响,在仿真系统中进行相关的补偿后,在MATLAB中利用LSTM(Long Short Time Memory)神经网络对刮板输送机的轨迹进行预测;最后,根据实际工况要求建立了目标调直轨迹的修正模型和轨迹-姿态转...

采用具有线性相位的Ｂ样条小波，应用图形显示算法并结合小波变换快速算法将信号分解到不同的频带上，且分解结果和原信号长度保持一致，可对信号进行深层次的处理，克服了传统的信号处理方法不易提取微弱信息的不足，通过对矿用斜轴式柱塞泵振动信号的分析，分离出了配流副磨损，球铰松动，缺体及泵轴支撑轴承的故障特征，为液压泵的故障诊断提供了依据，并为信噪分离，微弱信号提取及设备的早期故障诊断提供了一条有效途径。