纵轴式掘进机截割轨迹规划及边界控制方法研究

为实现无人化掘进装备自主作业、完成既定任务,开展了截割轨迹规划及边界控制方法研究。通过分析煤岩硬度与截割臂摆速、截割电动机转速之间的数学关系模型,提出了基于多传感器参数判断的煤岩硬度环境信息描述方法;采用栅格法对环境模型进行建模,构建了栅格地图;针对截割的扫底、自动截割及自动扩帮3个过程,分别规划了截割轨迹;并提出边界控制方法,对规划后的轨迹进行精准自动控制。研究结果表明:提出的截割轨迹规划方法,可使截割头从任意起点躲避夹矸所在位置截割完整个断面,经过试验验证,设计的边界控制方法控制精度较高,可保证巷道边界成形质量,为实现整条巷道的自主定向掘进提供了重要技术基础。     

矿用钢丝绳监测系统电磁干扰性耦合规律研究

针对目前矿用钢丝绳监测系统的抗干扰技术,缺乏可以参考和实施的电磁兼容性标准和规范,不能满足煤矿安全的技术发展需求,提出矿用钢丝绳监测系统电磁干扰性耦合规律研究。分析了矿用监测系统产品的测试项目和标准,得出要进行系统产品的抗干扰测试,首先要分析干扰源。为此建立了干扰源多导体传输线计算模型,运用有限差分法分别求解了传输线长度、动力电缆与监测信号线的间距等参数改变时信号回路S,L两端的差模干扰电压。结果表明：矿井电力电缆耦合到信号线上的干扰随传输导体长度的增加而增大;随动力电缆与信号线间距的增加而减小;随两信号线间距的增加而近似线性增大;随传输导体离地面间距的增加先增大后逐渐减小,存在一个最大干扰极值拐点。     

基于霍尔元件的矿井提升钢丝绳断丝检测方法

钢丝绳在煤矿输送机构中作为牵引构件,其使用寿命直接影响到煤矿生产的成本及安全.介绍了基于霍尔元件的钢丝绳断丝检测原理,分析了霍尔元件的不等位电动势补偿方法,重点研究了霍尔元件的温度利、偿方法,提出了霍尔元件串联与差动连接的新方法,试验表明,基于该方法的钢丝绳探伤传感器,断丝检测准确度为91.67%.     

矿井直流电法超前预报球体构造的初步理论及沙槽实验研究

针对矿井直流电法掘进超前探测技术理论发展不够完善的现状,建立了独头巷道掘进面前方存在球体溶洞时的超前探测数学模型,发展了预报球体溶洞的超前探测理论,探讨了溶洞至掘进面距离、溶洞半径、埋深等参数与视电阻率异常的联系,给出了相应理论曲线或经验公式,并采用沙槽模拟实验对理论进行验证,对完善超前探测的资料解释技术,提高预报准确度具有指导意义.     

EBZ-150型悬臂掘进机截割头牵引调速控制的新思路

针对EBZ-150型悬臂掘进机在使用中截割调速系统过于简单的情况,通过分析该型悬臂掘进机截割头的截割工况,提出了2种截割头牵引调速控制思路,选择其中一种思路,设计出控制方案,运用计算机模拟分析,截割头基本达到了恒功率截割、安全高效的目的。     

基于磁场模型的矿用钢丝绳检测信号特性试验研究

电磁检测是矿用钢丝绳缺陷可靠的检测手段之一。基于电磁法的矿用钢丝绳缺陷检测,目前存在缺陷与信号特性表征规律不明确的问题,定量识别时存在无关信号特性,影响识别准确性。采用三维磁偶极子理论计算、Maxwell模拟仿真与试验相互验证的方法,总结漏磁信号特性与缺陷变化之间的表征关系。首先建立磁场环境下的钢丝绳三维磁偶极子理论模型,应用模型对标准缺陷处进行磁场理论计算并进行Maxwell模拟仿真;分别提取理论值与仿真值的峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值、峰谷值宽度四项信号特性,进行缺陷与信号的表征分析;最后设计缺陷进行试验验证,得到试验数值的斯皮尔曼相关系数。试验结果表明：缺陷的宽度、深度与峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值3个信号特征值呈正相关,与峰谷值宽度无明显相关性;缺陷长度与峰/谷绝对值呈先上升后下降的趋势,与波宽、峰谷差值、峰谷值宽度呈正相关。并且发现宽度缺陷信号幅值最强,长度缺陷信号幅值最弱,深度信号幅值居中,峰谷差值和峰谷绝对值与缺陷相关性最高。该研究具有一定的工程指导价值。     

宾州州立大学工程图学课程教学方法启发

为加快建设一流本科教育,以具有代表性的宾州州立大学工程图学为例,对教学 模式进行了深入对比与新方法探索研究。国外在教学内容上重视三维构形,关注细节;教学实 践上立足项目设计,理论与实践有机融合;教学手段能灵活综合运用胶片投影、多媒体和白板“三 位一体”。根据宾州州立大学工程图学注重教学内容与设计思维相结合的思想,结合国内教学现 状,潜心思索,进行了教学方法改革探索与实践。以装配图为引导,零件图为课程开展的思维 导图,对教学内容进行了模块化编排;同时制作了三维虚拟教具,提升学生的三维形体库储备, 强化读图能力;最后引导学生通过 SolidWorks 软件虚拟设计机械构件,并进行 3D 打印的延展 实践教学应用。相较目前国内多所高校“细而全”的输入式教学模式,强化了学生的表达技能训 练和主观能动学习,且学习成效显著,教学方法改革具有一定的有效性。     

掘进机远程控制技术及监测系统研究与应用

综合应用自动化、智能化和信息化等高新技术研制开发了适合煤矿综掘工作面地质与环境条件的掘进机远程控制技术及监测系统,实现了掘进机工作过程的定向、定位和定形的自动化远程控制.实现了掘进机位姿参数在线自动检测、自动定向掘进、断面自动截割成形和截割臂摆速自适应控制,首次在我国井下煤巷掘进工况中实现悬臂式掘进机机身位姿误差的绝对法测量,避免了相对法测量过程中误差积累的问题,保证了高精度定向掘进;在井下实现了远程监控、无线遥控和视频监控,实现了在多尘、振动条件下掘进机工况多角度可视化一键式遥控;在井下环网或地面任何网络接入点,实现了掘进机运行状态参数包括位姿参数等信息的实时监测与显示,并具有远程故障诊断和报警等功能.     

基于霍尔元件的矿用钢丝绳漏磁数值模拟

提出基于霍尔元件的钢丝绳漏磁场数值模拟分析,研究钢丝绳多励磁磁化回路漏磁场特征,分析霍尔元件的布置规律。结果表明:要得到较大的霍尔元件感应电压信号,在一定条件下,霍尔元件应尽可能靠近钢丝绳布置;钢丝绳损伤漏磁场信号主要分布在轴向方向,径向方向漏磁很少,要获得较好的检测效果,霍尔元件感应面应该垂直于钢丝绳轴向方向布置。