为更好地解决自移机尾的姿态控制问题,将改进后的灰狼算法(GWO)融入到比例积分微分控制器PID控制器中,设计模糊控制器,提出改进的GWO优化模糊PID控制系统架构,实现自移机尾的迈步自移、同步举升、侧移校正的安全控制动作。建立带式输送机自移机尾液压控制系统数学模型,设计自移机尾侧移动作控制仿真与自移机尾多液压缸同步举升控制仿真,通过仿真分析的方法分别对比未加算法的PID控制效果,以及改进前后的灰狼算法所优化的模糊PID控制效果。结果表明采用PID模糊控制器并融合改进后的灰狼优化算法,可以使自移机尾安全控制系统性能更稳定、控制效率更高。

为解决露天矿洒水车无法根据道路扬尘浓度自主调节喷洒水量的问题,设计一种发动机与斜盘式柱塞泵提供动力的变量洒水的喷洒系统。设计喷洒系统数学模型,计算得出喷洒系统中的喷嘴口径,获得喷洒系统的动态特性;建立喷洒系统的AMESim仿真模型,分析发动机转速、柱塞泵开口和喷嘴口径等关键参数对喷洒系统喷洒水量的影响。结果表明增大柱塞泵倾斜角度、提高引擎转速,可以提升系统稳定性。该变量喷洒系统的喷嘴直径为2 mm,喷嘴在1.1 s后进入振荡状态并逐渐趋于稳定,斜盘倾角开度为0.95时,最先进入振荡状态并趋于稳定,当发动机转速3000 r/min时,振荡时间短,可减少系统响应时间。

为提高大型正铲液压挖掘机工作装置的可控性与稳定性,以某350 t大型正铲液压挖掘机工作装置为例展开研究。首先,介绍正铲液压挖掘机的基本构成,基于丹纳维特-哈滕伯格参数(D-H)法求解工作装置的运动学正解和反解,得到挖掘机工作装置各铰点坐标与动臂、斗杆、铲斗液压缸位移及转角变化函数;然后,利用软件Matlab验证位移及转角函数模型,并得出函数变化曲线;最后,利用SolidWorks和机械系统自动动态分析(ADAMS)软件建立350 t大型正铲液压挖掘机的虚拟样机,对工作装置的动臂缸、斗杆缸及铲斗缸进行运动学仿真,绘制出位移变化曲线,对比分析得到的仿真曲线与Matlab所求的函数模型曲线。结果表明D-H法分析得到的动臂、斗杆、铲斗液压缸位移变化函数曲线与ADAMS仿真得到的仿真曲线基本一致,理论值与仿真值完成了互为准确性证明。

为预防大型露天矿用液压挖掘机作业过程中由液压系统部件损坏引发的设备故障,开展液压挖掘机工作过程工作性能分析与智能监测系统研究,以某型号350 t液压挖掘机为研究对象,基于AMESim仿真软件,建立挖掘机系统主泵模型和系统整体模型,仿真分析液压挖掘机工作臂、振动杆、工作铲斗独立运动特性;建立包括数据监测系统、数据传输系统、智能分析系统的露天矿挖掘机液压系统智能监测平台架构,并在神华宝日希勒露天矿应用。结果表明相比于独立工作过程液压缸的位移和压力变化规律,复合运动过程中的压力更高且出现波动现象,原因是实际工作过程中各环节会产生振动及负载的影响。设计的液压系统智能监测平台能够实现对矿用挖掘机的液压系统状态的实时有效监测,大幅提高矿用挖掘机液压系统的稳定性。

为保障矿井提升机液压制动系统在运行过程中的可靠性和安全性,设计一种基于LabVIEW的提升机液压制动系统在线监测装置,将LabVIEW和可编辑逻辑控制器(PLC)相结合,充分利用LabVIEW强大的数据处理能力,通过检测液压制动系统的状态参数,分析评价设备工况;并利用新型碟簧座传感器,建立制动正压力和应变的数学模型,通过分析液压站和制动器的故障参数,采用故障诊断专家系统诊断液压制动故障,实现对提升机液压制动系统的安全预警。结果表明:该矿井提升机液压制动系统在线监测装置通过8个功能模块的实时监控,利用液压系统故障树能够系统实时诊断故障,对于保证矿井提升机的安全和可靠性、延长使用寿命、提高矿山生产效率和降低维修成本具有重要的意义。

液压提升机是较为复杂的机电液一体化产品 ,是煤矿井下作业提升物料和运送人员的关键设备 ,素有矿井咽喉之称。液压提升机的防爆、提升过程中的超速、过卷保护、液压系统的高、低压保护及升降与制动工作协同性是其安全性设计的核心与关键。笔者概要介绍了液压提升机的主要安全保护功能 。

为探究高温作用对泥岩盖层密封性的影响,从理论上剖析储气库盖层产生热应力的3种形式,在室内试验的基础上,分析泥岩在高温环境下力学损伤程度和盖层物性封闭评价指标随温度变化特征。结果表明高温环境下泥岩整体结构性能降低,400℃左右是泥岩在周期热应力作用下损伤的阈值温度;高温作用会显著改变泥岩盖层物性封闭特征,400℃左右是泥岩丧失物性封闭能力的阈值温度。对某气藏型储气库盖层的实证研究和分析结果显示,目标盖层温度区间尚未超过阈值温度,认为泥岩盖层具有良好的封闭性能;评价结果能够反映泥岩盖封的真实情况。

安全阀是液压支架的重要保护元件,为提高液压支架的抗冲击性能,首先提出一种额定压力为50 MPa、流量为1000 L/min的液压支架双级安全阀,建立双级安全阀的数学模型;然后通过Matlab数值仿真模拟研究二级进口横截面积、二级差动面积、外弹簧刚度、外弹簧预压缩量等耦合作用对双级安全阀动态特性的影响,获得最佳匹配参数;最后搭建动载冲击试验台,试验验证其动态特性。研究结果表明:二级差动面积减小、外弹簧刚度增大,双级安全阀的压力超调量、压力稳定时间和卸荷时间均减小,最佳匹配参数是二级差动面积为863 mm^(2)和外弹簧刚度为119286 N/m,试验获得双级安全阀的压力、流量稳定值分别为49.2 MPa、1050 L/min,卸荷时间为0.02 s,仿真模拟结果与试验结果基本一致。

针对现有缓降器存在体积庞大、结构复杂、速度不可控等缺点,设计一款全新的可控速高楼逃生缓降器。首先,推导出缓降器的下降速度与节流小孔孔径之间的关系;然后,利用AMESim软件建立缓降器的动力学模型,仿真模拟不同负载、不同节流孔径下缓降器的下降速度;最后,仿真分析确定节流小孔通径安全调节范围,并通过调节串联在2液压缸之间的节流小孔孔径大小,达到变速缓降的目的。结果表明:该缓降器结构简单、体积小巧,使用者可根据逃生需求在节流孔径1~6 mm内任意调节缓降器的下降速度,且速度不超过1.5 m/s。针对不同体重的使用对象,该缓降器的速度变化幅度始终趋于稳定,极大地提升了缓降器的适用性和安全性。