采煤機(jī)仿形截割運(yùn)動學(xué)分析.pdf

1、目前，煤炭開采絕大多數(shù)采用綜合機(jī)械化采煤方式，它主要是通過生產(chǎn)現(xiàn)場人機(jī)交互的手段進(jìn)行采煤的，同時這種方式已經(jīng)成為人類實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效采煤的重要手段，然而它依然存在自己的不完美之處。
　　工作面中煤炭開采的持續(xù)進(jìn)行，使采煤機(jī)司機(jī)、液壓支架工等工作人員長年累月的浸沒在嗆鼻的粉塵和刺耳的噪音中，在高瓦斯工作面中，人員還要時時處在瓦斯爆炸的危險(xiǎn)中，巨大的開采量的實(shí)現(xiàn)是守護(hù)在一線的工作人員健康的巨大付出、甚至冒著生命危險(xiǎn)換來的;此外，隨著煤炭的

2、不斷開采，薄煤層已經(jīng)成為下一步開采的重要對象，采用綜采方式進(jìn)行薄煤層開采除了存在上述問題外，由于空間狹小(工作面厚度多數(shù)小于1m)還會造成人員行動更加困難、身心更易疲憊等問題，要解決目前和將來存在的這些問題，必須實(shí)現(xiàn)無人工作面采煤，而采煤機(jī)滾筒自動調(diào)高技術(shù)是無人工作面技術(shù)的重要組成部分。目前，在眾多滾筒自動調(diào)高方式中，仿形截割由于其實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，兼具適用性廣等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到越來越多的研究，也已漸成廣大煤機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位應(yīng)用該方法研制自動化采煤

3、機(jī)的重要方向。仿形截割采煤方式，是指采煤機(jī)首先在人控模式下進(jìn)行示范截割，并對頂?shù)装甯叨冗M(jìn)行記憶，然后采煤機(jī)在計(jì)算機(jī)控制下使?jié)L筒高度沿著示范刀軌跡運(yùn)動自動進(jìn)行滾筒的調(diào)高，代替采煤機(jī)人控采煤的一種采煤工作方式。
　　本文以雙滾筒電牽引采煤機(jī)為研究對象，以相關(guān)數(shù)學(xué)理論和運(yùn)動學(xué)理論為分析工具，基于實(shí)際采煤工藝的詳細(xì)分析與研究，對采煤機(jī)仿形截割進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析，推導(dǎo)、構(gòu)建相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，旨在為仿形截割的實(shí)現(xiàn)奠定理論基礎(chǔ);同時，運(yùn)用優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)

4、理論思想，提出一種新型仿形截割方案并做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為研究開發(fā)新型仿形截割采煤機(jī)提供了新的方向。論文主要工作如下:
　　1.分析、比較采煤機(jī)為實(shí)現(xiàn)自動化割煤而采用的滾筒自動調(diào)高的各種方法、原理及特點(diǎn)，得出在目前技術(shù)上仿形截割方式是最有前景的方式;研究采煤機(jī)在工作面作業(yè)過程中工作姿態(tài)的多樣性和變化規(guī)律，分析、探索采煤機(jī)運(yùn)動學(xué)與仿形截割之間的本質(zhì)關(guān)系;
　　2.研究單刀示范仿形截割方式在全局坐標(biāo)系下的實(shí)現(xiàn)方法，建立坐標(biāo)系統(tǒng)，推導(dǎo)滾

5、筒調(diào)高數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)仿形截割用控制算法，對該方式的誤差進(jìn)行分析，并予以評價(jià);
　　3.研究單刀示范仿形截割方式在局部坐標(biāo)系下的實(shí)現(xiàn)方法，建立坐標(biāo)系統(tǒng)，推導(dǎo)滾筒調(diào)高數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)仿形截割用控制算法，對該方式的誤差進(jìn)行分析，最后得出該方法的適用場合;
　　4.研究基于雙刀示范的仿形截割方法，建立坐標(biāo)系，推導(dǎo)仿形截割用數(shù)學(xué)模型，供采煤機(jī)滾筒自動調(diào)高、完成自動割煤應(yīng)用，對誤差進(jìn)行分析，推導(dǎo)并給出誤差數(shù)學(xué)模型，研究

6、誤差來源與影響因素，指出誤差主要是方法誤差，最后對該方式進(jìn)行評價(jià);
　　5.研究提出一種基于采空區(qū)物理頂?shù)装遄R別與遵循的仿形截割思想，建立實(shí)現(xiàn)仿形截割的數(shù)學(xué)模型和滾筒調(diào)高算法，研究誤差來源與影響因素;在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)新設(shè)計(jì)傳感器安裝機(jī)構(gòu)，最后，基于Solidworks2012平臺，建立了工作面三機(jī)模型，對該方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證;搭建物理實(shí)驗(yàn)平臺對該方法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　最后，在對上述四種仿形截割方式下的運(yùn)動學(xué)模型進(jìn)行綜合比較，指出只