针对沿空留巷机械化自动化程度低、工人劳动强度大等问题,设计了沿空留巷机械化挡矸装备,包括沿空留巷挡矸模板移动车和配套液压挡矸模板,并给出了具体的施工工艺。建立了留巷车机械手和液压挡矸模板的静力学模型,获得了机械手和液压挡杆模板的最大变形量和应力分布,得到了负载状态下机械手末端的位移及速度变化曲线。结果表明:液压挡矸模板在10 MPa的载荷下,整体结构变形较小,具备良好的抗压能力;机械手最大臂展承受2 500 kg负载,整体结构稳定,末端点位移曲线和速度曲线变化平稳并未产生突变,证明了机械手结构参数设计的合理。

分析了称重系统中影响精度的原因。介绍了ADS1230芯片的特性及其在称重系统中的硬件电路设计。系统采用目前使用最广泛、技术最为成熟的AT89C51单片机和电阻应变片式称重传感器。系统具有称重快捷、准确、数据稳定、使用方便和抗干扰能力强等特点。

为了确保球墨铸铁产品质量,研制了球化率测定仪,以替代进口仪器.测量采用发射和接收探头,经过标定,球化率仪中的计算机就可计算出被测零件的声速及厚度.用该仪器进行现场检测并通过金相试验对比,试验证明,用球化率测定仪比用测厚仪和探伤仪测得的声速值要精确,而且操作简单,可实现全过程自动控制.通过大量数据统计给出了声速控制范围.

在煤矿中、高压及有限场合,变频器采用工频变压器接入电网且被控电动机大多采用开环控制,存在工作空间狭小、结构复杂和电动机控制鲁棒性差等问题。针对上述问题,提出了一种基于高频隔离型变频调速拓扑结构的无速度传感器矢量控制策略。对矿用高频隔离型变频调速主电路拓扑及功率传输进行了分析:通过不可控整流环节将输入的三相工频交流电源整流为直流电源,将脉动直流电源进行平滑滤波处理,得到稳定的直流电源,经高频隔离DC−DC级进行变压,然后经三相逆变级将直流电源逆变为电压和频率均可调的交流电源。为减少IGBT开关损耗、节约整体成本并减少其整体结构复杂性,三相整流级采用二极管不控整流策略;高频隔离DC−DC级采用等脉宽调制策略(EPWM);三相逆变级采用无速度传感器矢量控制策略,在该控制策略中采用模型自适应系统(MRAS)进行异...

针对现有固体充填液压支架应用于较薄煤层充填开采时,存在充填空间视线受阻、充填效果较差的问题,创新设计了一种新型的具备可观察充填空间的垂直导柱式薄煤层固体充填液压支架。基于垂直导柱平衡系统特征,建立了垂直导柱与顶梁的力学模型,校核检验了该支架结构与强度性能,对比了该支架在低采高视角观察上较普通四连杆支架的优势,结果表明,该支架大大增加了薄煤层充填可视面积,为支架进一步的优化提供重要参考。

将沿空留巷工艺与充填开采工艺相结合,能够实现无煤柱开采资源最大化回收、地表均匀移动变形控制。为了提高固体充填开采工作面沿充留巷作业效率,减轻劳动作业强度,提出一种沿固体充填工作面后方充填体边缘留巷的机械化方法。研究了机械式挡矸架模、模块化循环前移的护顶留巷工艺方法,并研制了机械化沿充留巷装备,包括高低可调挡矸液压模板、轨道式随架前移平台、关节式液压机械手装置。采用ADAMS进行机械手运动仿真,得到机械手末端点运动的位移和速度曲线,证明其结构参数设计的合理性。采用ANSYS对挡矸模板结构抗压能力,结果显示1MPa载荷下,整体结构变形较小,具有一定抗压能力。仿真结果可为后续研究提供参考借鉴。

针对EMERGE模块化机器人的结构特点和构型特性,提出了一种准确描述模块化机器人构型关系的构型拓扑描述方法。首先基于模块的自由度和外型特征,得到模块的运动特性,确立了构型组建过程中单个模块的状态表;然后对构型组建过程中相邻模块之间存在的不同连接方式及连接关系进行分析,提出了一种以二进制数为基础的状态表达法,并根据机器人的模块状态和连接状态建立了可以完整描述机器人构型的拓扑表达矩阵。最后,以EMERGE模块所组建的蛇形构型和双足构型机器人为算例,进行了拓扑描述实验。结果表明,该拓扑描述方法表述清晰,易于理解,简单易用,能够为后续模块化机器人的自重构策略研究提供理论基础。

针对环形模块化机器人的静态运动存在着速度慢、易卡顿、灵活性低的问题,提出一种利用惯性和质心偏移来辅助完成移动的动态规划方式。首先对EMERGE模块的运动性能以及由此模块组成的环形构型拓扑进行分析,确立了动态运动规划方式的前提条件。然后在以平行四边形为核心的静态运动规划的基础上,加入惯性和质心偏移的辅助条件,并建立环形机器人动态运动模型。最后,以8个EMERGE模块组成的环形构型机器人为实验对象,进行了动态运动规划实验。实验结果表明环形构型的动态运动方式能够以稳定的方式进行直线前行;拥有比静态运动方式更快的运动速度和机动性能,大幅度减少了模块前行所需的关节角变化,为模块化机器人的实际应用提供了更多可参考的运动方式。

通过对液压传动系统元件、管路的设计参数、加工工艺及液压系统工作原理分析,提出了各类传动噪声的产生原因,提出消除和抑制的方法,目的在于提高液压传动效率,使各类液压元件处于合理的工作状态,延长使用寿命.

通过对液压系统污染危害及污染原因的分析，探讨煤矿机械液压系统介质污染的防治、合理的污染控制标准、以及预防化学物质污染的方法。