文章对旋转冲击型液压锚杆钻机的锚杆进行力学分析,首先构建锚杆的三维模型,其次采用有限元分析方法,详细分析锚杆在受到旋转冲击力时的工作机理、应力分布及潜在失效模式。结果表明,锚杆在钎杆与钎头接触处存在应力集中现象,此处可能会成为后期工作中的潜在危险面。最后进行模态分析,揭示锚杆固有频率与锚杆尺寸之间的关系,以期为锚杆的设计和优化提供科学依据,进而提升旋转冲击型液压锚杆钻机的性能和安全性。

针对煤矿巷道掘进液压锚杆钻机作业中存在的自动化程度不高、作业效率较低等问题,提出以PLC技术为基础的液压锚杆钻机自动化控制系统。该系统可实现对锚杆钻机的自动化控制,具有操作简单、性能稳定等优点。该系统由PLC、变频器、传感器和执行机构等部分组成,其中PLC负责接收传感器信号并控制变频器工作,以保证传感器工作的准确性和稳定性;传感器负责采集液压锚杆钻机工作时所处位置的温度和压力信息,并将这些数据传递至执行机构来完成锚杆钻机的自动钻进和回退操作。试验结果表明,在应用该系统后,锚杆钻机工作效率明显提升,有利于进一步缩短施工周期。

现有的阀控锚杆钻机系统存在严重的节流与溢流损失,导致整机效率低下,为解决这一问题,提出了一种新型闭式泵控锚杆钻机系统。通过理论分析与联合仿真结合的方法,首先,对比研究了新型锚杆钻机与阀控锚杆钻机的能耗特点;其次,设计了一种基于压力反馈的自动调速方法;最后,针对泵控系统非线性严重、控制精度低的缺陷,设计了模糊自适应PID来对推进油缸进行闭环位置控制。结果表明,与传统的阀控锚杆钻机相比,新系统的动力源功率显著降低、整机效率获得了大幅度提高,节能效果显著;回转马达可依据压力的变化实现自动调速,误差不到1%;与PID控制相比,采用所设计的模糊PID,稳态时,可使钻机的定位误差减小70%以上。

针对目前液压锚杆钻机钻臂摆角控制定位精度较低,易导致钻杆安装偏离设计位置的问题,提出了一种基于数据融合技术的钻臂摆角控制方法。该方法通过多种传感器获取钻臂与锚杆孔之间的位置关系,运用数据融合技术获取其目标角度,并采用动态滑膜自适应控制器对锚杆钻机钻臂摆角进行控制。经MATLAB联合AMESim仿真,结果表明,该方法能够在多种工况下完成钻臂摆角的控制,上升与调节过程用时较短,无超调现象的发生,对液压锚杆钻机钻臂摆角控制的研究有一定的指导意义。

CMM2-20型煤矿用全液压锚杆锚索钻车因其具备工作压力高、动力头输出扭矩大和回转速度无级可调等优点,被广泛应用于煤矿井下开采工作面中。但其钻架的可靠性一直是其工作中的薄弱环节。通过对CMM2-20型煤矿用全液压锚杆钻车的钻架进行进行静力学有限元分析,找到钻架在推进行程中应力集中最严重的位置,和相应的应力值大小,为CMM2-20型煤矿用全液压锚杆钻车的安全使用提供理论基础。

针对旋转冲击型液压锚杆钻机在极限工况下应力集中易导致动力头失效的问题,通过研究动力头的破岩机理,分析其薄弱位置,结合ABAQUS数值法设计结构优化设计流程,并对动力头箱体上端盖和加强板的主要结构设计参数进行优化。最终通过Creo软件创建仿真模型,运用ABAQUS完成模型的有限元分析,获取动力头箱体在极限工况下的应力云图。结果表明,优化后的动力头箱体在极限工况下能够有效缓解应力集中,且受到的冲击力低、位移变化量较小。

液压锚杆钻机摆角系统固有的死区、干扰和时变参数严重影响其动态和稳态性能.为解决该问题,通过融合动态面方法、滑模方法和扩展状态观测器,提出一种基于改进非线性扩展状态观测器的液压锚杆钻机自适应滑模摆角控制方法.首先,引入一种死区补偿方法,建立摆角系统的死区补偿模型.其次,为提高系统的抗扰动能力和抑制噪声,设计一种改进的非线性扩展状态观测器.此外,构造一种自适应滑模控制律,这其中,基于性能函数和动态面方法设计一种新型的滑模面,以提高控制精度;随后,设计一种新的滑模趋近律,以提高系统滑模响应速度和消除滑模抖振.进一步,分别设计估计误差自适应律和参数自适应律以补偿扰动估计误差和抑制时变参数的影响.最后,通过将所提出的控制方法与8种控制方法进行比较,验证其有效性.

围岩岩性随钻识别技术能够实时获取巷道围岩力学参数,为煤巷围岩支护提供基础保障。本文基于煤矿巷道液压锚杆钻机研发了煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统,包括钻进系统、动力系统、监测系统及试件平台。利用该系统进行了不同强度砂浆组合试件的钻进实验,结果表明,系统性能良好,随钻参数变化规律明显,扭矩和推进压强在不同岩层交界处有明显的跃迁现象。为了验证岩石强度随钻识别的可靠性,通过随钻参数计算破岩比能,进一步分析了随钻参数与抗压强度的关系。基于破岩比能法该系统可以实现随钻参数对岩石力学性能的识别。

该文介绍液压锚杆钻机一泵两机液压系统的构想及优越性,设计了三种一泵两机液压锚杆钻机液压系统的方案并进行了分析、比较.

论文:轻型液压钻杆钻机采用全液压驱动，其液压系统由液压不立泵、马达、转钎机构、操纵阀、泵站及其管路组成。研究发现液压系统80％的故障是由液压油污染引起的。因此，加强液压系统的污染控制，保持液压油的清洁度是延长液压油寿命、提高整机的工作可靠性并减少维修量的有效途径。1 液压系统污染的种类造成液压系统及油液污染的原因很多，其污染种类主要有尘屑、水分和氧化沉淀等。其中，既有源于加工装配时的残留