悬臂式掘进机

摘要： 针对悬臂式掘进机截割头位置控制问题,建立掘进机截割部系统非线性模型。分析截割部回转比例阀控双缸液压系统和升降比例阀控双缸同步液压系统的压力、流量特性,结合回转和升降机械系统的运动学和动力学分析,建立截割部系统非线性数学模型。在MATLAB/Simulink环境构建截割部系统仿真模型,对掘进机典型截割工况进行仿真。仿真结果表明:悬臂的回转角度与升降角度能够很好地跟踪目标角度,且模型能反映截割部系统各参数的变化情况,为后续掘进机截割头的精确定位及掘进机的自动截割提供了理论基础。

摘要： 当前,技术在不断发展。在完善煤矿采掘技术的过程中,矿井巷道快速掘进技术一直是升级优化的核心,直接影响着煤矿生产的经济效益。从中国矿井掘进技术的发展现状出发,分析了煤矿巷道快速掘进的主要影响因素,总结了目前几种常见巷道掘进成套设备的掘进方式和施工技术,并介绍了巷道掘进施工流程,以此更深入地研究巷道快速掘进施工技术。

摘要： 针对井下悬臂式掘进机自主行进纠偏的实际需求,基于机身调度相对于规划路径的位姿偏差模型,设计并简化了机身调度位姿跟踪控制律,通过构建Lyapunov函数证明该控制律作用下位姿偏差的收敛性。以履带打滑率表征机身行进调度的主要执行误差,以位姿检测误差表征系统的主要观测误差,通过试验及验算获得误差的统计规律,并利用SVD-Unscented卡尔曼滤波估计修正控制指令,从而降低行进调度过程中误差带来的影响。仿真结果表明,提出的轨迹跟踪控制策略能高效实现机身在有限的调整周期内向目标轨迹调度,履带驱动轮参考转速数值连续变化稳定,位姿偏差收敛性良好,达到了纠偏的目的;基于SVD-Unscented卡尔曼滤波修正控制指令有效削弱了机身调度中来自过程误差和观测误差的影响。调度过程简单高效,跟踪效果重复性好,能为井下有限空间内的掘进机自动纠偏提供参考。

摘要： 煤矿井下粉尘浓度高、照度低,图像采集质量和特征提取效果受粉尘浓度影响较大,而相机参数和图像处理参数不能根据粉尘浓度变化自适应调整,易产生点-线特征提取不稳定和图像丢帧等问题。针对上述问题,对掘进机位姿视觉检测系统进行改进,利用矿用防爆工业相机采集不同粉尘浓度下的激光点-线图像,通过透过率建立图像灰度值与粉尘浓度等级的关系模型,通过实验获取不同粉尘浓度等级下的最优相机参数和图像处理参数;提出一种参数自适应调整算法,根据粉尘浓度等级自适应调整参数值,提高图像采集质量和点-线特征提取的稳定性和精度,进而提高掘进机位姿视觉检测系统的精度。实验结果表明:改进后悬臂式掘进机位姿视觉检测系统在X,Y,Z方向的平均测量误差分别为28.26,30.58,22.54 mm,处理100张图像后得到的可用图像从75张提高到90张,说明参数自适应调整算法有效提高了图像特征提取精度和数据可用性,从而保证了悬臂式掘进机位姿视觉检测系统的精度和稳定性。

摘要： 为推动掘进工作面的智能化发展,提升掘进装备自主导航技术,分析了目前悬臂式掘进机导航定位技术面临的问题,详细列举分析了各类悬臂式掘进机导航定位技术的研究现状,如光电导航、惯性导航及多传感器融合等。其中光电导航又细分为全站仪、激光指向仪、空间交汇、iGPS、超宽带、视觉导航几个部分,并分别对各类悬臂式掘进机导航技术进行了归纳总结。最后通过分析悬臂式掘进机导航定位技术的应用与未来发展趋势,对未来悬臂式掘进机导航技术的发展做了展望。认为光电导航技术成熟,但环境适应性差;惯性导航定位精度高、环境适应性强,但难以克服悬臂式掘进机长时短距作业方式带来的误差累积问题;将两者结合的多信息多传感器融合(组合导航)技术将是未来悬臂式掘进机导航的主要研究方向。然而目前硬件技术方面突破难度较大,因此可以优先考虑从应用鲁棒性更强的算法入手对现有导航技术进行融合,以提高悬臂式掘进机导航精度,从而进一步推动矿山智能化的发展。

摘要： 悬臂式掘进机的主要执行机构均通过液压驱动,液压管路将液压元件连接起来,起到传递液压动力的作用,管路的设计是否合理直接关系着设备能否正常运行。针对悬臂式掘进机液压系统特点,从参数计算、三维规划等方面总结了一套液压管路的设计方法,并结合工程实例进行说明,为悬臂式掘进机液压管路设计提供参考。

摘要： 为解决悬臂式掘进机回转台绞耳易撕裂的问题,以EBZ220SZD800/11G型掘进机回转台绞耳为例,介绍了回转台的功能及其在应用中存在的问题,创建了回转台模型,借助仿真软件分析了回转台工作时应力、应变的具体分布情况。由分布结果发现,回转台升降绞耳处易出现应力集中现象。对此提出了具体改进措施,进一步增加回转台升降绞耳的厚度,回转台升降绞耳不再出现明显的应力集中现象,绞耳不再发生撕裂,且绞耳工作稳定可靠,取得了较好的改进效果。

摘要： 煤矿井下掘进装备长距离动态定位是巷道掘进智能化发展面临的首要难题,准确、可靠的位姿测量与估计对提高掘进效率具有重要意义。由于煤矿环境中存在振动噪声、磁干扰、静电干扰等因素,传统测量方法的稳定性和准确性难以保证。与其他定位方法相比,视觉测量方法以其无接触、无累积误差的优点备受关注。针对井下视觉定位面临的精度和稳定性难题,提出基于多激光束的煤矿井下长距离视觉定位方法,采用矿用激光指向仪构建了三激光束标靶解决低照度、高粉尘和复杂背景的干扰问题。以悬臂式掘进机为应用对象,构建了基于三激光束标靶的掘进机机身位姿单目视觉测量系统,提出基于颜色分量的峰值聚类约束的激光束标靶图像分割方法,利用Hessian矩阵求解激光束粗略中心线像素点的法线方向,结合泰勒展开实现三激光束中心线的亚像素级特征提取和定位;构建了三点三线(3P3L)掘进机机身位姿测量模型,并建立了测量模型的最小二乘法损失函数,结合最小化重投影误差实现非迭代全局最优解估计,获得了掘进机机身位姿的最优解,并对测量模型主要参数的误差分布进行了数值仿真研究。最后,搭建基于三激光束标靶的掘进机机身定位系统平台并进行实验评估,结果表明,该方法可满足煤矿井下恶劣环境下的精确定位需求。

摘要： 悬臂式掘进机的自动化、智能化程度低严重制约着煤矿巷道施工技术的发展,智能掘进技术成为目前国内外研究的热点。针对煤矿悬臂式掘进机自动截割控制问题,将视觉测量传感器应用于悬臂式掘进机截割头的控制系统中,提出了悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统。根据悬臂式掘进机的运动学,利用视觉测量系统有效实时反馈截割头位姿,融合惯性导航系统、超声波测距等传感器得到有效信息,采用PID控制方法建立悬臂式掘进机视觉伺服截割控制模型,可根据巷道断面截割施工工艺规划的截割轨迹实现巷道断面的截割成形。介绍了悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统的工作原理以及主要模块,工作人员在规划好截割头在巷道断面的截割轨迹后,系统根据各传感器的测量结果以及误差信息控制掘进机截割头按照规划的轨迹进行自动截割,保存并显示机身位姿及截割头的截割轨迹。试验结果表明:悬臂式掘进机视觉伺服截割控制试验中,掘进机截割头可按照规划的截割轨迹进行自动截割,并且截割头姿态角的变化在0.7°以内,截割头中心点位置误差在18 mm以内,满足巷道掘进的精度要求,并且截割运动过程具有较好的稳定性。

摘要： 针对悬臂式掘进机在井下掘进过程中截割载荷识别困难的问题,提出了一种基于模糊数学的掘进机截割头转速分档预测方法。通过分析掘进机截割头工作过程,基于模糊数学将井下实测的多传感器信息进行信息融合,得到截割头载荷的预测输出。依据不同工况将截割头转速分为四个档位,并进行了实验验证,为研究不同工况下截割头转速自适应控制提供了理论和实践基础。

摘要： 掘进机在煤矿巷道中的位置及姿态检测是实现煤矿巷道自动化掘进的基础,因此提出了悬臂式掘进机位置及姿态检测方法及实现,即通过在悬臂式掘进机上安装超声波传感器、油缸行程传感器、陀螺仪传感器等检测装置,实现悬臂式掘进机在煤矿掘进工作面位置及姿态的检测,为掘进机自动控制提供实时数据.该设计方案中超声波传感器通过在靖远煤电某矿井下EBZ160推进机进行测试,总体在可接受范围之内,陀螺仪在电气车间通过试验,可满足试验需求.

摘要： 为了降低恶劣工况下工作载荷的突变对悬臂式掘进机截割性能和效率的影响,在分析影响掘进机工作载荷因素的基础上,指出截割控制的主要目的是要使掘进机截割头转速、截割臂摆动速度自动与工作载荷相适应,且二者之间相互匹配,从而实现高效、平稳截割.构建了基于PID神经元网络的自适应控制策略和硬件系统结构,并在此基础上建立了掘进机截割的近似数学模型.通过仿真分析证明,基于PID神经元网络的自适应截割控制方法在0.1s之内就可以达到设定目标值且稳态误差接近于0,满足悬臂式掘进机自适应截割的需求.

摘要： 为了解决机器人化悬臂式掘进机行走控制问题，在对该掘进机液压行走驱动系统的工作原理分析的基础上，建立了该系统的数学模型。该数学模型悬臂式掘进机行走驱动系统中电液比例方向阀的电压与阀芯位移关系式和流量方程、液压马达的流量与扭矩方程、比例方向阀的阀芯位移与液压马达角速度关系方程以及方向阀的输入电压与液压马达角速度的传递函数。仿真实验结果表明，所建立数学模型与实际基本吻合，为机器人化悬臂式掘进机性能分析和控制系统设计提供了实用的数学模型。

摘要： 悬臂式掘进机（以下简称掘进机）是一种集采、装、运、行多功能于一体的大型煤矿井下机械设备。介绍了悬臂式掘进机的现状及近期取得的新进展,并与国内外同类产品进行比较,结果表明:在硬岩截割技术、自动控制技术、机载集成技术等方面与国外尚存在差距;分析了悬臂式掘进机发展趋势及急需解决的关键技术.我国悬臂式掘进机今后的发展思路应是以扩大掘进机适用范围、提高掘进效率、加快成巷速度为主，今后，在考虑市场因素和产品因素的同时，需要在政策扶持、科研投入和坚持不懈的工作3方面继续加大力度，以提高我国悬臂式掘进机整体水平。

摘要： 掘进机是一种集切割岩石，装载和转运碎石，通风，除尘等多种功能于一体的大型高效联合作业机械。通过阅读大量文献和对悬臂式掘进机发展的思考探索，阐述了悬臂式掘进机国内外发展情况，并结合悬臂式掘进机的特点和当前巷道掘进等工程建设的需要，从重型化、机身小型化、切割断面大型化、爬坡能力进一步提高、降尘设备高效化、自动化水平越来越高和适应范围进一步加宽等方面对悬臂式掘进机发展趋势进行了展望。

摘要： 古书院矿9号煤层巷道掘进速度较慢,为提高单进速度,使得EBH-120型悬臂式掘进机充分适应9号煤层巷道掘进要求,应对该掘进机切割机构、装载机构及液压系统进行相应技术改进.

摘要： 煤矿安全是保证煤炭工业持续、快速发展的头等大事，本文介绍了我国悬臂式掘进机标准的主要内容、技术创新点，描述了标准实施后应用范围、经济效益的变化.从各方面阐述了标准对于煤矿安全、科学进步和经济发展所起的重要作用.

摘要： 本文介绍了掘进机行走机构的结构组成和设计要求、相关的主要技术参数的确定、支重轮和张紧轮组的结构设计等,为有关设计提供了一个参考.

摘要： 本文对掘进机液压系统介质污染的种类、来源及危害进行了分析，并提出有效的介质污染控制措施。

摘要： 为了实现掘进机的自动截割成形控制,对掘进机截割机构进行结构简化分析,建立截割机构空间位置参数与自动控制参数之间的数学模型,并对其进行空间运动学分析,获得截割机构轨迹与液压缸伸缩量之间的对应关系,利用Matlab仿真得到了截割机构的运动学规律,为实现自动截割成形控制提供了理论基础.

摘要： 本实用新型提供一种悬臂式煤矿掘进机用视频采集装置及悬臂式煤矿掘进机。一种悬臂式煤矿掘进机用视频采集装置及悬臂式煤矿掘进机，包括：固定座；摄像头固定安装于固定座的顶端，两组连接块分别固定安装于摄像头的顶部和底部，第一矩形盒固定安装于两个连接块之间，驱动装置设置于第一矩形盒的内部，清扫刷固定安装于螺纹块的底部，第二矩形盒固定连接于两个连接块之间，喷淋装置设置于第二矩形盒的内部。本实用新型提供的悬臂式煤矿掘进机用视频采集装置及悬臂式煤矿掘进机具有通过喷淋装置的使用可以对摄像头进行喷洗，有利于后期摄像头表面灰尘清理的难度，使用驱动装置能够使设备成为半自动化的工作状态，能够减少工人的操作。

摘要： 本实用新型公开了一种悬臂式煤矿掘进机用视频采集装置及悬臂式煤矿掘进机，视频采集装置包括矿用隔爆摄像仪和清洗喷头，清洗喷头的端部对准矿用隔爆摄像仪的取景窗布置；悬臂式煤矿掘进机包括带有驾驶位和悬臂的机身，悬臂的端部设有截割头，悬臂式煤矿掘进机包括前述的视频采集装置，驾驶位设有矿用隔爆型操作箱及视频显示输出屏，矿用隔爆摄像仪和清洗喷头安装在悬臂上远离驾驶位一侧的前端，视频显示输出屏与矿用隔爆摄像仪相连。本实用新型能够让操作人员来直接掌握掘进机卧底时截割头的实时位置，便于操作人员就可以实现对巷道成型的准确控制，方便查看截割头与铲板是否干涉，不需要额外指挥人员，能够节省人力成本、降低事故发生几率。

摘要： 本实用新型公开了一种掘进机装载铲板及悬臂式纵轴掘进机，装载铲板包括：主铲板、分别设置于主铲板两侧的左侧副铲板与右侧副铲板，主铲板筋板与副铲板筋板之间连接有螺栓连接件、抗剪销轴和抗分离销轴，以及设置于主铲板筋板和/或副铲板筋板用于阻挡抗分离销轴转动的限位装置；掘进机工作中，主铲板与副铲板相互错动由抗剪销轴限制，主铲板与副铲板相互脱离由抗分离销轴限制，即使连接主铲板与副铲板的螺栓松弛失效了，主铲板与副铲板仍然能牢固可靠地连接在一起，不会分离；抗剪销轴和抗分离销轴强度大，不会出现因为被剪断、拉断而失效现象，大幅度提高了装载铲板的可靠性，基本免维护，保证了掘进机正常生产作业时间，提高了掘进机作业效率。

摘要： 本实用新型公开了一种掘进机截割装置及悬臂式纵轴掘进机,掘进机截割装置包括纵轴截割部和设置于纵轴截割部左右两侧的平台装置，平台装置包括作业平台、滑动机构以及回转机构；悬臂式纵轴掘进机包括底盘、回转体、掘进机截割装置等；本实用新型在现有纵轴截割部上配备机载平台装置，支护作业前，先将作业平台迅速向前移动至纵轴截割部的滚筒前上方并回转至与纵轴截割部的纵向轴线垂直状态；支护作业完毕，迅速将作业平台向后滑移至纵轴截割部的滚筒后方并回转至与纵轴截割部的纵向轴线平行状态，整体结构紧凑，作业安全性能好，作业效率高，并且几乎不影响掘进机的正常掘进作业。

摘要： 本实用新型属于隧道掘进设备技术领域。一种可变截线距的掘进机截割头，包括截割臂主体、连接杆、截割头、挡泥板、前盖板和输浆管，截割臂主体的前部设置有装配腔；连接杆匹配滑动设置在装配腔内，且连接杆与所述装配腔之间设置有伸缩驱动部；挡泥板滑动设置在连接杆外侧，在所述挡泥板与所述连接杆之间设置有滑移驱动部；前盖板铰接设置在挡泥板上，在前盖板和挡泥板之间设置有翻转驱动部，在所述挡泥板的外壁上设置有喷浆枪。还公开了一种悬臂掘进机。本申请不仅能够调节截割头的长度，适应更多的工作情况，而且能够喷出水雾，降低截割头附近的扬尘，同时能够防止浆液飞溅到截割头上，直接进行喷浆工作，不需要将截割头退出，提高工作效率。

摘要： 本发明公开了一种悬臂式掘进机的掘进机构。其特征是：所述五条运动支链分别是一条平行四边形运动支链(3)和四条结构相同的直线移动运动支链(4，5，7，8)。在平行四边形运动支链(3)中，四根连杆(14，15，18，19)分别由四个转动副相联构成平行四边形机构，连杆(19)通过转动副(13)与基座(1)相联，连杆(15)通过转动副(17)与垂直安装在切割臂(10)上的转轴(16)相连。直线移动运动支链(4，5，7，8)是一种直线移动驱动杆，其一端通过球铰与切割臂(10)相联，其另一端通过虎克铰与对应的支柱相联，基座(1)固连在行走机构(12)上。通过四个直线移动驱动杆(4，5，7，8)的伸缩，可以实现切割臂(10)的水平摆动、垂直摆动、前后移动和左右移动。本发明具有结构简单和可实现光滑轮廓等特点，是悬臂式掘进机的一种较理想掘进机构，可应用于煤矿掘进煤和半煤岩巷道等场合。

摘要： 本发明提供一种内嵌式悬臂式掘进机回转升降装置及悬臂式掘进机，属于悬臂式掘进机的技术领域。回转升降装置中，回转支承嵌入回转耳架中，回转支承的外圈和内圈转动连接，回转支承的外圈与回转耳架固定，回转支承的内圈与掘进机本体固定；回转耳架的前端通过主销轴与截割部的后下端铰接；左右回转油缸的两端通过回转销轴I和回转销轴II分别与回转耳架的后下耳孔和掘进机本体铰接；上下升降油缸的两端通过截割升降销轴和机架升降销轴分别与截割部的后上端和回转耳架的后上耳孔铰接。采用该回转升降装置，可以有效降低掘进机整机高度，提高岩巷掘进效率、降低工人劳动强度、降低安全事故率，提高岩巷掘进中的机械化掘进比例。

摘要： 本发明公开了一种悬臂式掘进机的掘进机构。其特征是：所述五条运动支链分别是一条平行四边形运动支链(3)和四条结构相同的直线移动运动支链(4，5，7，8)。在平行四边形运动支链(3)中，四根连杆(14，15，18，19)分别由四个转动副相联构成平行四边形机构，连杆(19)通过转动副(13)与基座(1)相联，连杆(15)通过转动副(17)与垂直安装在切割臂(10)上的转轴(16)相连。直线移动运动支链(4，5，7，8)是一种直线移动驱动杆，其一端通过球铰与切割臂(10)相联，其另一端通过虎克铰与对应的支柱相联，基座(1)固连在行走机构(12)上。通过四个直线移动驱动杆(4，5，7，8)的伸缩，可以实现切割臂(10)的水平摆动、垂直摆动、前后移动和左右移动。本发明具有结构简单和可实现光滑轮廓等特点，是悬臂式掘进机的一种较理想掘进机构，可应用于煤矿掘进煤和半煤岩巷道等场合。

摘要： 本实用新型提供一种内嵌式悬臂式掘进机回转升降装置及悬臂式掘进机，属于悬臂式掘进机的技术领域。回转升降装置中，回转支承嵌入回转耳架中，回转支承的外圈和内圈转动连接，回转支承的外圈与回转耳架固定，回转支承的内圈与掘进机本体固定；回转耳架的前端通过主销轴与截割部的后下端铰接；左右回转油缸的两端通过回转销轴I和回转销轴II分别与回转耳架的后下耳孔和掘进机本体铰接；上下升降油缸的两端通过截割升降销轴和机架升降销轴分别与截割部的后上端和回转耳架的后上耳孔铰接。采用该回转升降装置，可以有效降低掘进机整机高度，提高岩巷掘进效率、降低工人劳动强度、降低安全事故率，提高岩巷掘进中的机械化掘进比例。

摘要： 本实用新型涉及悬臂式掘进机技术领域，具体涉及一种掘进机用升降式驾驶室平台，包括驾驶室平台；封闭驾驶室，固定设置于所述驾驶室平台的上方；连杆机构，上端与所述驾驶室平台的底部铰接，下端与掘进机本体部及后支承部的上部铰接；以及驱动机构，上端与所述驾驶室平台的底部铰接，下端与掘进机本体铰接，驱动所述连杆机构沿竖直面平动升降。本实用新型还提供了一种悬臂式掘进机，包括掘进机本体部及后支承部和升降式驾驶室平台，所述升降式驾驶室平台安装在掘进机本体部及后支承部的上方。本实用新型的升降式驾驶室平台完全可满足悬臂式掘进机在进行扫底作业时对操作人员视野的要求，大大提高悬臂式掘进机在进行扫底截割时的截割效率及安全性。