螺旋钻采煤机稳定器布置方式的仿真研究

为了让螺旋钻采煤机钻杆稳定器布局更为合理,减小钻进过程中钻杆变形,提高钻杆钻进时的稳定性,提出了一种基于数值模拟的钻杆稳定器布局新方法——逐步约束法,并以有限元分析软件ANSYS为分析工具,在理想情况下对逐步约束法和均匀约束法两种稳定器布局方法的优劣性进行了对比分析。研究结果表明,采用逐步约束法进行稳定器布局,在工作机构整个钻进过程中能更为有效地抑制钻杆变形,该方法是一种较现有稳定器布局方法更为合理的稳定器布局方法。     

冲击速度对煤岩破碎能量和粒度分布的影响

为研究冲击速度对煤岩破碎能量、粒度分布的影响,根据断裂力学理论建立了煤岩冲击破碎断裂耗能的计算表达式,并建立了煤岩冲击破碎粒度的威布尔分布表达式,以此为基础,研究冲击速度对煤岩破碎能量和粒度分布规律的影响。利用冲击破碎实验台对不同冲击速度的煤岩进行破碎实验,结果表明：冲击速度对煤岩破碎粒度的分布规律影响较小,威布尔分布表达式可以很好的表征不同冲击速度情况下的煤岩破碎质量累积概率,但煤岩破碎特性指数和表征破碎程度的参数随冲击速度增大分别呈指函数上升和下降;煤岩冲击破碎断裂耗能和耗散能都随冲击速度的增大而上升,煤岩冲击破碎的能量利用率随冲击速度增大而减小,且它们之间呈指函数关系,能量耗散率与冲击速度也成指函数关系,但冲击速度越大耗散率越高。     

井下煤矸分离机弹性筛面变直线振动筛的研究

为克服目前井下煤矸分离机筛分效率低、出料难等问题,提出一种用于煤矸分离机的弹性筛面变直线振动筛。基于拉格朗日法建立了振动筛的五自由度振动模型,获得筛面上任一点的运动学方程,基于此,进行了激振力位置和方向角对筛面运动行为和抛射物料强度影响的研究,并确定激振力作用位置和方向角最佳区域分别为-0.11相似文献   

水射流—机械刀具联合破岩的影响因素试验研究

为提高机械刀具破岩效率,在水射流—机械刀具联合破岩试验台上研究了水射流参数(射流入射角、喷嘴位置、靶距等)对联合破岩效果的影响。试验结果表明:喷嘴位置在刀具前方时,形成的煤岩碎片块度大,刀具的切削比能耗小,联合破岩效果优于喷嘴布置在刀具的两侧的破岩效果;刀具的切削比能耗与水射流入射角、靶距以及喷嘴和刀具距离的关系均呈抛物线变化,水射流入射角为120。、靶距为喷嘴直径5.5倍左右、喷嘴和刀具距离为切削深度的1.6倍左右时切削比能耗最低。     

潜孔锤破岩系统动力学特性研究

为深入研究潜孔锤破岩过程中推进力、激振频率等对潜孔锤破岩系统特性的影响,基于弹簧、阻尼、滑动器等元件建立了考虑潜孔锤与岩石局部接触、完全接触状态的动力学模型。分别建立不同状态下系统的动力学方程,并基于阶跃函数建立破岩系统的连续无量纲微分方程组,采用龙格-库塔法求解获得不同状态下的潜孔锤钻头位移图、速度图、相空间图以及庞加莱截面图。结果表明:破岩系统的运动状态随推进力改变而改变,当系统处于周期-1状态时,系统相对较稳定且破岩效率最佳;随着激振力频率增大,系统稳定的区间范围随之增加,但破岩效率反而降低。破岩系统动力学特性研究结果为潜孔锤在实际工作中的参数确定提供理论依据。     

高压水射流辅助掘进机截齿截割实验研究

高压水射流辅助掘进机截齿破岩能有效降低截齿受力,在分析适合掘进机截割头水射流配置方式的基础上,建立水射流辅助截齿破岩试验台,选定水射流前置式、后置式、中心式三种方式进行辅助破岩实验,分别得到不同水压下的截齿受力减小率和载荷方差,研究表明前置式和中心式射流辅助破岩效果好,后置式射流效果较差,当水压为40MPa时,三种方式截割力分别减少10.97%、13.67%和1.86%,载荷振动都有一定改善。三种截齿中,射流前置式截齿在低水压区出现截割力增长现象;射流中心式截齿旋转密封件易失效,齿尖易磨损;射流后置式截齿截割后,截槽破碎效果最好,可为后一个截齿截割提供便利。     

基于粒子群算法的螺旋输送机多目标优化设计

以螺旋输送机的重量最小和输送效率最大作为数学模型的2个目标函数,螺旋体的结构参数为设计变量,建立了螺旋输送机的多目标优化模型,并用粒子群算法编程求解数学模型。求解优化结果表明,螺旋输送机的重量减少8.2%,输送效率提高4.5%,对螺旋输送机的优化设计具有一定的指导意义。     

巷道掘进机多传感融合定位系统及试验研究

煤矿巷道掘进机的自主精确定位是煤矿掘进智能化发展的基础,而复杂的掘进工艺和恶劣的掘进环境使得掘进机定位存在自主性不足、精度低以及易受环境干扰等问题。为实现巷道掘进机自主精确定位,首先,基于扩展卡尔曼滤波构建了里程计辅助惯性定位系统以约束惯性定位的误差发散;其次,结合掘进机施工工艺提出柔性零速校正方法,进一步提升掘进机惯性定位精度;然后,基于误差状态卡尔曼滤波和多状态约束模型实现了惯性、视觉和里程定位的高效融合;最后,搭建了掘进机在暗环境下自主定位的样机试验系统。实验结果表明：所提柔性零速校正方法可以提升掘进机定位精度约21.64%;所提掘进机多传感融合定位系统三轴定位误差分别可达到横向0.13 m以内、前向0.17 m以内、天向0.02 m以内,相比独立惯性和视觉系统的定位精度分别提升49.62%和57.71%。实验结果验证了所提方法与系统的可行性与有效性,满足煤矿规程中巷道掘进机定位需求。     

磨料射流冲击割缝岩石性能影响因素分析

为研究前混合磨料射流冲击割缝岩石性能,将两相随机混合的光滑粒子用于模拟磨料射流,基于RHT（Riedel Hiermaier Thoma）本构模型建立了岩石割缝流固耦合数值模型。模拟和实验岩石割缝深度随射流横移速度变化规律一致,建立了数值模拟和实验磨料射流横移速度关系。岩石割缝位置中心和边缘的岩石单元损伤失效速率不同,分别呈现瞬时损伤失效和多次阶跃累积损伤特征。磨料颗粒冲击岩石概率与磨料射流浓度有关,当磨料浓度小于10%时,岩石割缝深度上升较快。岩石割缝深度随射流直径增大呈指数上升并趋于不变,后侧磨料颗粒冲击岩石作用随射流直径增大而减弱,当射流直径大于1.2 mm以后,岩石割缝深度均近似等于6.3 mm。岩石割缝深度随射流压力总体呈上升趋势,但在15 MPa~35 MPa压力范围内,磨料射流割缝岩石深度增大速率相对较低。该研究结果对前混合磨料射流横移速度、浓度、压力和直径等参数选择具有重要的指导作用。     

螺旋钻采煤机钻具稳定组合的优化设计

根据螺旋钻采煤机钻具稳定组合在采煤过程中的工作状态,以钻杆的质量最小为目标函数建立了参数优化模型,并利用Matlab软件的遗传算法优化工具箱进行编程求解。在优化结果基础上分析了钻具的稳定性及其对煤层的适应性,当2个稳定器间装有4节钻杆时,钻具的稳定性和对煤层的综合适应性较好。