基于北斗高精度定位的煤矿井架自动化在线监测技术研究

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在所有井架使用7个高精度北斗卫星定位天线和2个高精度具备陀螺仪的倾斜传感器采集相关数据,使用专用的接入层设备对数据进行采集和预处理,经过井架的汇聚层设备直接报送到矿井调度系统数据库,使用基于GPU服务器组的计算中心工作站对数据进行深度挖掘,形成了煤矿矿井井架的三轴位移和倾斜角度的风险数据预警.对检测到的原始数据进行了耦合分析与非线性回归比较,得到主井2个方位探头投影区间大致相同.
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螺旋滚筒是采煤机工作的执行机构,承担截煤和装煤的重要任务.滚筒装载效率关系到整个工作面的工作效率.借用量纲分析讨论了薄煤层滚筒叶片的最佳螺旋升角的计算方法.对薄煤层滚筒的装载能力给出了计算公式,为薄煤层滚筒研究奠定了基础.
为研究采煤机截割部在随机载荷下轴承的寿命,利用采煤机滚筒工作过程中采集到的截割电流,计算出采煤机实际采煤过程中截割部的随机负载.根据采煤机截割部随机负载和时间形成的栽荷谱,采用不稳定变应力的疲劳损伤理论求解轴承的计算载荷,进而求解出截割部轴承的寿命.根据上述分析对某型号采煤机截割部一轴轴承进行了寿命计算,计算结果表明,在煤层条件较好情况下轴承寿命满足要求.以工作电流为计算基础求解轴承寿命,为采煤机轴承实际寿命预测和结构优化提供了一定的参考依据.
针对水基液压液冬季凝结后复原慢的问题,从产品配方的角度,考察了降凝剂、无机盐缓蚀剂、乳化剂、缓冲剂和分散剂对试样凝结后复原时间的影响.试样在-25℃环境下凝结后,测定了试样在室温(18+2℃)、5℃和-5℃环境中的复原时间.从不同类型添加剂的化学结构和添加剂间相互作用关系的角度,对复原能力的差异性进行分析阐述,确定了能够快速提升试样复原能力的方法.实验表明:分散剂和乳化剂能够有效缩短试样凝结后的复原时间;随着添加量的增加,复原时间均呈阶梯状的下降;室温较-5℃更有利于凝结之后的复原.在水基液压液配方设计时
液压支架立柱在降柱、受到冲击作用时,立柱液压缸内会出现突变载荷,严重时易造成液压缸及其控制阀的损坏.为了研究液控单向阀对突变载荷的影响,在AMESim中搭建了液压支架立柱的液压系统模型,分别对液压支架立柱降柱、受到冲击作用时的状态进行时域分析.提出了一种变阻尼液控单向阀,并在AMESim中搭建新型变阻尼液控单向阀模型进行仿真分析,得到了立柱液压缸的动态响应曲线.经对比仿真结果,变阻尼液控单向阀能有效降低突变载荷,提高了立柱液压系统的稳定性.为液压支架立柱的液压系统设计提供了重要参考.
以曹家滩煤矿122109综放工作面为研究对象,利用数值模拟方法分析了该工作面顺、逆风截煤时采煤空间浮游粉尘分布规律,根据分析结果,同时结合工作面设备工况,提出了工作面风流净化技术,并设计了风流净化装置.通过现场试验,结果表明风流净化装置极大地改善了综放面采煤空间环境,对采煤机下风侧10 m、40 m及回风巷内距工作面端头10 m处降尘效率分别达到80.15%、82.02%、86.86%.
以目前使用较为广泛的双伸缩立柱为研究对象,从基础设计原理出发,对双伸缩立柱安全阀与管路流量匹配关系进行了深入研究.通过分析安全阀、管径、管路长度等参数,并结合优化设计方法,建立双伸缩立柱安全阀与管路的最优设计模型,为双伸缩立柱的安全阀和管路优化设计提供了依据.
针对综采工作面纯水液压支架立柱初撑力严重不足、不均问题,在深入分析现有纯水液压支架自动增压阀结构特点的基础上,设计一种新型全液控式连续自动增压阀,由双顶杆式单向阀和二位三通液控换向阀等组成,避免了增压活塞密封过孔问题,通过试验对方案的可行性进行了验证.试验结果表明,全液控式连续自动增压阀兼有低压大流量升柱和高压小流量自动连续增压特性,可实现长寿命、高可靠增压工作,能有效保证纯水液压支架立柱初撑力的要求,为煤矿安全高效生产提供技术支撑.
提出了一种以可编程逻辑设备结合低成本8位单片机来作无传感器直流无刷电机控制系统核心的方法.首先对换相控制时背离最优换相逻辑的因素进行分析,进而提出了软件补偿的应对方法.系统采用了脉宽调制的闭环调速方式,依据直流无刷电动机的数学动态模型,运用MATLAB/Simulink对无刷电动机与调速控制进行了建模,仿真结果验证了其闭环调速系统的有效性.最后,通过实验所得曲线波形验证了整个控制系统的可行性.
为了满足矿用机械设备的传动需求,设计了一种新型的磁化式换向传动装置.首先,根据磁化原理设计出换向传动装置的结构,并基于等效磁荷法对传动装置的原理进行了分析.其次,借助Maxwell软件对磁化现象进行仿真,结果表明,该传动装置具有良好的磁化效果,与实际相符.最后,搭建实验平台对该装置的固联特性进行了验证.
针对采煤机左右牵引电机存在的不均衡载荷工况,通过模拟加栽试验,分析研究速度同步、电流PID以及基于转矩平衡的从机速度窗口控制这3种典型主从控制策略的特点,以及在采煤机上应用的适应性.结果 表明:基于转矩平衡的从机速度窗口控制更适用于采煤机应用工况,但无法完成重载工况下的主从功率平衡调节,需要在此基础上增加主机速度调节功能,调节器为转矩PID控制器.最后通过工作面现场测试验证了该方法的可行性.