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液压支架大功率供液系统的现状与智能化发展趋势 被引量：4
1
作者 赵继云 曹超 +4 位作者 王浩 泮延召 黄笛 韩静 苗运江 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期676-693,共18页
煤矿井下采煤工作面供液系统为液压支架提供高压大流量液压动力,其性能和可靠性是综采成套装备安全智能高效工作的关键。为进一步保障采煤工作面支护安全,保证液压支架跟机速度,总结供液系统发展现状、提炼智能供液关键技术需求和发展... 煤矿井下采煤工作面供液系统为液压支架提供高压大流量液压动力,其性能和可靠性是综采成套装备安全智能高效工作的关键。为进一步保障采煤工作面支护安全,保证液压支架跟机速度,总结供液系统发展现状、提炼智能供液关键技术需求和发展方向是实现大功率供液系统性能跃升的首要环节。以当前液压支架供液系统大功率化、智能化发展为背景,系统地归纳分析了液压支架大功率供液系统的构型和工作原理,论述并比较了多种泵控和阀控构型的稳压控制方法;着眼于大功率供液系统压力和流量连续控制需求,分析对比了相关研究中高压大流量高水基比例卸载阀和比例流量阀的先导驱动、结构原理、工作参数等方面的特点,指出了高压大流量高水基连续控制阀研发的重点难点;针对支撑按需供液精准控制的长管路动力传递环节建模和稳压控制方法,论述了液压支架长管路非恒定流动力学建模方法的现实意义,总结比较了面向液压支架周期复合动作的强时变供液系统稳压控制策略和方法;围绕系统安全可靠性保障需求,综述了包含监测和诊断的供液系统智能运维技术研究现状。聚焦综采工作面可靠高效应用需求和高水基液压系统智能化技术前沿,分析了限制供液系统控制性能突破的理论瓶颈,全面地总结了目前大功率供液系统关键技术研发的不足;论述了从元件和系统层面提升控制性能及其可靠性以支撑大功率液压支架供液系统智能化发展的必要性,并提出了液压支架供液系统的未来技术发展方向。 展开更多
关键词 液压支架 大功率 高水基 供液系统 稳压控制
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基于EtherCAT的液压支架智能控制系统研究 被引量：2
2
作者 王磊 孙凯 +1 位作者 袁瑞甫 齐俊艳 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期53-63,共11页
目的液压支架是煤矿开采的关键设备之一,为了解决液压支架通信网络通信速率低与同步性差的问题,方法以支撑掩护式液压支架为对象,设计一套完整的智能控制系统,深入探讨液压支架的数据传输与控制问题。EtherCAT通信基于标准的以太网数据... 目的液压支架是煤矿开采的关键设备之一,为了解决液压支架通信网络通信速率低与同步性差的问题,方法以支撑掩护式液压支架为对象,设计一套完整的智能控制系统,深入探讨液压支架的数据传输与控制问题。EtherCAT通信基于标准的以太网数据帧,优化了协议栈的应用层和数据链路层。将EtherCAT总线应用于整个液压支架通信网络,完成液压支架智能控制系统的软硬件设计。将液压支架的单架控制、邻架控制和成组控制等命令结合EtherCAT报文嵌入以太网数据帧中,实现直达I/O的以太网控制。基于建立的液压支架运动模型,利用EtherCAT总线的高精度分布式时钟(DC)同步机制,实现对采煤机位姿及液压支架升降、推进、移动等动作的精确控制。结果采用EtherCAT总线替代传统的CAN总线后,通信速率从1 MB/s提升至100 MB/s,显著增强了数据传输的速度和效率。同时,网络拓扑结构从单一的总线型扩展为更加灵活的混合拓扑结构,适应范围更广。主站对液压支架的统一管理和控制,有效简化了网络管理的复杂性。利用EtherCAT的分布时钟(DC)同步机制,实现了微秒级的运动控制更新周期,确保了液压支架从站与主站之间的快速数据交换。结论通过引入EtherCAT总线技术,显著提升了液压支架的控制效率和通信速率。研究结果不仅完善了智能无人采煤开采技术体系,为后续研究及现场应用提供了重要参考,还对促进煤矿工作面的安全高效生产具有重要意义。 展开更多
关键词 液压支架 ETHERCAT 监控分站 煤矿开采 故障报警
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厚煤层分层开采矸石充填液压支架研究与应用 被引量：3
3
作者 刘建功 张定堂 +2 位作者 牛旭军 李帅 赵家巍 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期51-56,共6页
根据山西华晟荣煤矿有限公司3100工作面赋存条件,结合厚煤层分层矸石充填开采工艺特点,设计了一种四柱支撑掩护式矸石充填液压支架。根据实际生产条件,分别对直接顶载荷、基本顶载荷以及上分层充填体载荷进行了分析计算,得出支架支护强... 根据山西华晟荣煤矿有限公司3100工作面赋存条件,结合厚煤层分层矸石充填开采工艺特点,设计了一种四柱支撑掩护式矸石充填液压支架。根据实际生产条件,分别对直接顶载荷、基本顶载荷以及上分层充填体载荷进行了分析计算,得出支架支护强度应大于0.424 MPa,最终确定充填液压支架型号为ZC5000/19/34D,支架伸缩比为1.8。介绍了矸石充填液压支架结构组成和主要技术参数,并对夯实机构结构和功能以及后部刮板输送机吊挂机构进行了详细阐述,优化设计后的后部刮板输送机吊挂机构能够有效缩短后顶梁设计长度,提高后部支护强度6%以上,有效预防充填前顶板下沉。通过实际应用表明,矸石充填液压支架夯实机构可以覆盖后部采空区,通过推压密实保证充填体的密实度,能够有效支撑上覆岩层,达到控制顶板、减少地表下沉的效果。 展开更多
关键词 液压支架 分层开采 矸石充填 夯实机构
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基于多传感器融合的液压支架位姿精确感知方法 被引量：1
4
作者 马长青 李旭阳 +3 位作者 李峰 毛俊杰 魏祥宇 马肖杨 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期114-119,共6页
为精确感知扰动环境下液压支架位姿信息,提出了一种基于多传感器融合的液压支架位姿精确感知方法。首先,在液压支架顶梁、掩护梁、后连杆和底座4个构件上部署九轴姿态传感器,利用其陀螺仪、加速度计和磁力计分别解算出其所在构件的横滚... 为精确感知扰动环境下液压支架位姿信息,提出了一种基于多传感器融合的液压支架位姿精确感知方法。首先,在液压支架顶梁、掩护梁、后连杆和底座4个构件上部署九轴姿态传感器,利用其陀螺仪、加速度计和磁力计分别解算出其所在构件的横滚角、俯仰角和偏航角等位姿数据;然后,通过无迹卡尔曼滤波(UKF)算法和梯度下降(IGD)算法(IGD-UKF算法)对位姿数据进行滤波处理,降低扰动因素对位姿数据的干扰;最后,采用自适应加权融合算法对滤波处理后的液压支架顶梁和底座的偏航角和横滚角数据进行融合处理,消除外界振动、噪声等因素引起的液压支架顶梁和底座传感器数据误差。对施加扰动下液压支架顶梁低头和抬头、底座低头和抬头、液压支架左倾和右倾、液压支架左偏和右偏等工况下顶梁、掩护梁、后连杆和底座的位姿进行感知实验,结果表明:经IGD-UKF算法处理后的数据曲线波动趋于平缓,在抑制振荡、减小振幅上的效果明显;液压支架偏航角误差为0.001 8~0.025 1°,平均绝对误差为0.004 8°,横滚角误差为0.001 4~0.028 1°,平均绝对误差为0.004 7°,实现了扰动环境下液压支架位姿的精确感知。 展开更多
关键词 液压支架 支架位姿感知 多传感器融合 无迹卡尔曼滤波 梯度下降 自适应加权融合 九轴姿态传感器
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液压支架供液系统快速泵控补液稳压方法
5
作者 曹超 赵继云 +4 位作者 高凯 王浩 李冉 刘浩 张鹤 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期468-479,共12页
针对目前液压支架跟机动作过程中系统供液流量适配不及时、不合理导致的系统压力冲击大、波动频繁等问题,提出了基于伺服泵的快速泵控补液稳压供液系统新构型,推导出适应支架动作的稳压供液流量的计算模型,给出了快速泵控补液稳压供液... 针对目前液压支架跟机动作过程中系统供液流量适配不及时、不合理导致的系统压力冲击大、波动频繁等问题,提出了基于伺服泵的快速泵控补液稳压供液系统新构型,推导出适应支架动作的稳压供液流量的计算模型,给出了快速泵控补液稳压供液系统构型中伺服泵参数配置方法。搭建了AMESim与Simulink联合仿真模型,按照对应不同支架动作的差异性稳压供液流量策略,对比了多泵联动传统供液形式与快速泵控补液稳压供液形式下的系统压力变动特性和支架动作周期,并进行实验验证。结果表明:根据系统压力变化趋势、执行机构结构参数,能够准确得出执行机构不同动作的需液量,进而形成稳压补液流量计算方法;结合快速泵控补液稳压供液方式,改善了系统压力变动特性,并加快了支架动作周期,支架动作过程中升柱和顺序推刮板输送机动作压力波动幅值分别减少23%和56%,动作时间分别缩短了1.5%和5%,降柱和拉架动作的系统压力波动次数减少,动作时间分别缩短了5.7%和3.2%。支架整个动作过程中供液系统压力均不低于卸载阀恢复压力,系统压力波动次数减少25%,支架整体动作时间缩短了4.2%。 展开更多
关键词 液压支架 稳压供液 多泵联动 快速泵控
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防冲吸能液压支架点阵负泊松比吸能结构设计及优化
6
作者 沈佳兴 董建秀 +1 位作者 范中海 于英华 《中国机械工程》 北大核心 2025年第3期515-524,共10页
为提高吸能液压支架的吸能特性和支撑特性,设计了一种点阵负泊松比材料的吸能结构。采用仿真分析方法研究了圆形截面、矩形截面的直边内凹星形胞体和内凹六边形胞体的比吸能性能和单位质量支撑力性能,并对比分析确定了矩形截面阶梯边内... 为提高吸能液压支架的吸能特性和支撑特性,设计了一种点阵负泊松比材料的吸能结构。采用仿真分析方法研究了圆形截面、矩形截面的直边内凹星形胞体和内凹六边形胞体的比吸能性能和单位质量支撑力性能,并对比分析确定了矩形截面阶梯边内凹星形胞体的综合性能最佳。利用Workbench软件基于参数分析法研究负泊松比材料胞体的高度、胞体宽度、胞体厚度、胞体内缩量对吸能结构的吸能特性和支撑特性的影响规律;建立了吸能和支撑力的神经网络预测模型;建立了吸能结构的多目标参数优化数学模型;基于fmincon函数对吸能结构的优化数学模型求解,并确定三个局部最优解。通过对比验证分析确定了吸能结构的最佳结构参数:胞体高度为40 mm,胞体宽度为9.2 mm,胞体厚度为10 mm,胞体内缩量为5.2 mm。最优参数吸能结构的最大吸能为1083.36 kJ,平均支撑力为2162.56 kN,支撑力波动系数为1.123,支撑力标准差为28.58 kN,支撑大小适中且支撑力稳定。 展开更多
关键词 吸能液压支架 负泊松比材料 吸能结构 优化设计
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基于DWT-CNN-Informer模型的液压支架压力多步长预测
7
作者 张传伟 张刚强 +1 位作者 路正雄 李林岳 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第4期57-63,共7页
为了实现液压支架压力多步长精准预测,提出1种基于DWT-CNN-Informer模型的压力多步长预测方法,该方法利用离散小波变换(discrete wavelet transform, DWT)将预处理后的压力时序数据分解为趋势项和周期项频率分量;各频率分量输入卷积神... 为了实现液压支架压力多步长精准预测,提出1种基于DWT-CNN-Informer模型的压力多步长预测方法,该方法利用离散小波变换(discrete wavelet transform, DWT)将预处理后的压力时序数据分解为趋势项和周期项频率分量;各频率分量输入卷积神经网络(CNN)模型提取频率特征;提取的频率特征输入Informer编码器,经位置编码和多头概率稀疏自注意力机制捕捉时序变化特征,并结合自注意力蒸馏减少特征冗余;将Informer解码器改为全连接层,直接输出各分量多步长预测结果;重构叠加各分量多步长预测结果得到液压支架压力多步长预测结果。研究结果表明:在预测步长分别为6,12,24时,DWT-CNN-Informer模型相比LSTM、Informer、CNN-Informer模型在平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、对称平均绝对百分比误差(SMAPE)指标上均表现出更高预测精度。研究结果为液压支架压力精准预测提供有效方法。 展开更多
关键词 液压支架压力 多步长预测 离散小波变换 CNN模型 Informer模型
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大采高液压支架立柱蕾形密封圈密封性能研究
8
作者 赵丽娟 龚舒天 +1 位作者 吴天谷 杨世杰 《润滑与密封》 北大核心 2025年第6期147-153,共7页
为探究大采高液压支架立柱蕾形密封圈在实际加载工况下受力和密封性能,以ZYA21000/36/75D型液压支架为研究对象,采用Adams和Amesim联合仿真方法分析,分析其立柱活塞杆蕾形密封圈实际工况下的受力情况;基于蕾形密封圈受力情况,选择3种复... 为探究大采高液压支架立柱蕾形密封圈在实际加载工况下受力和密封性能,以ZYA21000/36/75D型液压支架为研究对象,采用Adams和Amesim联合仿真方法分析,分析其立柱活塞杆蕾形密封圈实际工况下的受力情况;基于蕾形密封圈受力情况,选择3种复合材料作为蕾形复合密封圈材料,并研究动密封状态下立柱活塞运动速度与密封间隙对蕾形密封圈强度和密封性能的影响。结果表明:当运动速度和密封间隙变化时,密封圈内外行程所受应力最大值均低于蕾形密封圈所用密封材料的强度,表明蕾形密封圈所用密封材料能够满足大采高液压支架立柱密封强度性能要求;同时蕾形密封圈内外行程所受最大接触压力皆大于油液压力,能够满足大采高工况下液压支架立柱蕾形密封圈的密封性能。 展开更多
关键词 蕾形密封圈 液压支架立柱 密封性能 复合密封材料 偏载工况
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极薄煤层破碎顶板条件下液压支架带压移架残余支撑力决策方法
9
作者 张传伟 张刚强 +4 位作者 路正雄 李林岳 何正伟 龚凌霄 黄骏峰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期22-31,38,共11页
在破碎顶板条件下,液压支架带压移架过程中残余支撑力的精准决策对于提高极薄煤层智能化开采效率和保障作业安全至关重要。为实现极薄煤层破碎顶板条件下液压支架带压移架残余支撑力的准确决策,提出了一种基于改进蜣螂算法(IDBO)优化深... 在破碎顶板条件下,液压支架带压移架过程中残余支撑力的精准决策对于提高极薄煤层智能化开采效率和保障作业安全至关重要。为实现极薄煤层破碎顶板条件下液压支架带压移架残余支撑力的准确决策,提出了一种基于改进蜣螂算法(IDBO)优化深度混合核极限学习机(DHKELM)的液压支架带压移架残余支撑力决策方法。在混合核极限学习机(HKELM)基础上引入极限学习机自动编码器(ELM-AE)结构来构建DHKELM模型,以增强对复杂输入的特征提取和非线性映射能力;引入ICMIC混沌映射、Lévy飞行和贪婪策略对蜣螂算法(DBO)进行改进,形成具备更高寻优精度和更快收敛速度的IDBO算法;利用IDBO算法优化DHKELM模型的超参数,建立IDBO-DHKELM模型。结合极薄煤层综采工作面液压支架带压移架实测数据,通过可视化和相关性分析,确定支架号、带压移架前支架支撑力、推移油缸进液压力和推移油缸行程变化速度作为影响残余支撑力的关键特征,并构建残余支撑力决策样本数据集,最终完成IDBO-DHKELM模型的训练与评估。实验结果表明:基于IDBO-DHKELM模型的液压支架带压移架残余支撑力决策结果的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)及决定系数(R^(2))分别为0.143,0.119,0.971,具有较高的决策精确度。 展开更多
关键词 极薄煤层 液压支架 带压移架 残余支撑力 改进蜣螂算法 深度混合核极限学习机
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10 m超大采高液压支架关键结构及其承载特性 被引量：1
10
作者 韩会军 雷亚军 +2 位作者 张金虎 韩存地 曾明胜 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1993-2004,共12页
针对10 m超大采高综采工作面围岩控制需求,研发了ZYA29000/45/100D两柱掩护式超大采高液压支架。阐述了超大采高采场围岩垮落及矿压显现特点,总结了10 m超大采高工作面注重顶板、煤壁防护及承受强动载的支护需求;在此基础上研发了10 m... 针对10 m超大采高综采工作面围岩控制需求,研发了ZYA29000/45/100D两柱掩护式超大采高液压支架。阐述了超大采高采场围岩垮落及矿压显现特点,总结了10 m超大采高工作面注重顶板、煤壁防护及承受强动载的支护需求;在此基础上研发了10 m超大采高液压支架,给出液压支架结构关键参数,配套双层伸缩梁+三级协动护帮、?630 mm大缸径抗冲击立柱等创新结构,具备断面全防护、结构抗冲击、架体自稳定等技术特点;以结构稳定性为切入点,在分析工作面倾角及采高对支架稳定性影响的基础上,研究了液压支架对不同工作面倾角及采高的适应性,分析得出支架横向临界倾倒角度为12°,适应采高7~10 m,液压支架在正常工作区域内,其理论支护效率并不会有较大变化,而掩护梁受载是超大采高液压支架与小采高支架的最大区别;针对两柱掩护式支架承载特点,分析了不同支架参数下顶梁力平衡承载区域及其迁移特性,两柱式掩护式支架力平衡区主要集中于立柱部位,立柱与顶梁铰接点位置的变化对力平衡区影响显著,平衡千斤顶参数的变化对力平衡区的影响有限;分析了不同型式护帮结构的煤壁防护性能,阐明双层伸缩梁+三级协动护帮结构在防护力度、防护面积等方面具有明显的优势;通过分析支架在增阻状态下的等效刚度,建立了液压支架动载力学仿真模型,通过模拟试验方法研究了其在“给定变形”工作状态下承受动态载荷的响应过程,得出顶梁承受动载主要通过立柱传递、掩护梁承受动载主要通过四连杆机构进行传递的特点;分析了支架在曹家滩煤矿122104工作面的使用情况,说明ZYA29000/45/100D对10 m超大采高工作面有较好的适应性,且满足工作面超大采高围岩控制需求。 展开更多
关键词 超大采高 液压支架 围岩控制 工作面支护 支护技术及装备
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液压支架推溜油缸电液缓冲控制阀设计与试验研究 被引量：1
11
作者 姜苏龙 郭蒲 +2 位作者 赵继云 满家祥 曹超 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期27-33,共7页
工作面液压支架推溜油缸在进行推溜和拉架时,启动瞬间压力冲击剧烈,易造成推溜油缸鼓缸、涨缸、密封失效甚至连接销轴断裂。针对该问题,分析了推溜油缸启动瞬间的压力冲击成因,提出了一种用于缓冲液压支架推溜油缸压力的电液缓冲控制阀... 工作面液压支架推溜油缸在进行推溜和拉架时,启动瞬间压力冲击剧烈,易造成推溜油缸鼓缸、涨缸、密封失效甚至连接销轴断裂。针对该问题,分析了推溜油缸启动瞬间的压力冲击成因,提出了一种用于缓冲液压支架推溜油缸压力的电液缓冲控制阀。理论分析了电液缓冲控制阀的阀口开度、液阻、压力流量特性等参数,设计了电液缓冲控制阀的关键结构参数。在AMESim中构建了电液缓冲控制阀仿真模型,验证了电液缓冲控制阀缓冲推溜压力的可行性。基于理论分析和仿真结果,试制了电液缓冲控制阀的样机,并搭建了电液缓冲控制阀模拟试验平台,通过模拟推溜油缸负载测试电液缓冲控制阀的工作性能,结果表明:使用电液缓冲控制阀后,推溜油缸的压力冲击从17 MPa降低到9.6 MPa,推溜油缸的推移速度小幅降低。通过井下工作面现场试验进一步验证电液缓冲控制阀对推溜油缸的缓冲控制效果,结果表明:安装电液缓冲控制阀后,支架推溜油缸推溜冲击压力从22.3 MPa降低到16.2MPa,推溜油缸启动推溜瞬间的压力冲击降低了27.3%,验证了电液缓冲控制阀能有效降低推溜油缸在推溜时的压力冲击,为液压支架推溜油缸压力缓冲提供了新的解决方案。 展开更多
关键词 工作面直线度控制 液压支架 推溜油缸 电液缓冲控制阀 压力缓冲
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液压支架跟机移架控制异常工况模式识别方法 被引量：1
12
作者 马志涛 付翔 +2 位作者 李浩杰 牛鹏昊 贾一帆 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期36-43,共8页
智采工作面在液压支架自动跟机时,由于底板、液压系统及电液控制系统等多方面因素的影响,会出现丢架、直线度不平整等异常工况。当前针对各类异常工况的识别分析主要集中于自动跟机结束后,仅通过人工调整进行单一判断,不利于快速判断需... 智采工作面在液压支架自动跟机时,由于底板、液压系统及电液控制系统等多方面因素的影响,会出现丢架、直线度不平整等异常工况。当前针对各类异常工况的识别分析主要集中于自动跟机结束后,仅通过人工调整进行单一判断,不利于快速判断需人工调控的液压支架架号。针对上述问题,提出了一种液压支架跟机移架控制异常工况模式识别方法,将异常工况识别范围提前至支架降柱后的移架阶段,得出停机波动型、移架超时型和行程异常型3类异常工况模式。首先,采集液压支架油缸行程与立柱压力数据。其次,对数据进行预处理,包括异常值处理、相邻数据求差及依据差值正负合并数据。然后,采用基于行程-压力-时间分析的移架异常识别算法对停机波动型与移架超时型模式进行识别;采用决策树模型对行程异常型模式进行识别。最后,提取移架动作起始及结束时间、当前支架行程的最大与最小值、当前支架与两侧支架的行程差6项特征,将其中移架动作起始与结束时间输入移架异常识别算法,进行行程波动识别,对具有行程波动的数据分别进行压力波动及移架动作时间的判别,识别出停机波动型与移架超时型模式;将后续4项行程类特征输入决策树模型,进行行程异常类模式的识别。实际测试结果表明:该识别方法对停机波动型模式与移架超时型模式的识别精确率为100%,召回率达95%以上;对于行程异常突降型模式的识别精确率为100%,召回率为97.87%;行程异常均小型模式的识别精确率为95.29%,召回率为81%,能够较好地对液压支架跟机移架控制的异常工况进行识别。 展开更多
关键词 液压支架 自动跟机 推溜移架 异常工况识别 油缸行程 立柱压力
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基于扩展多参量的液压支架立柱载荷预测方法研究
13
作者 王云飞 李冉 +2 位作者 赵继云 陈世其 席云熠 《工矿自动化》 北大核心 2025年第8期109-116,共8页
为了建立液压支架立柱载荷与其动态响应特性之间的映射关系,实现立柱载荷的动态预测,提出一种基于扩展响应特征参量的液压支架立柱载荷预测方法。利用滑模微分器滑模面的高频切换滤除立柱位移和压力信号中的测量噪声,通过导数提取将其... 为了建立液压支架立柱载荷与其动态响应特性之间的映射关系,实现立柱载荷的动态预测,提出一种基于扩展响应特征参量的液压支架立柱载荷预测方法。利用滑模微分器滑模面的高频切换滤除立柱位移和压力信号中的测量噪声,通过导数提取将其动态响应参数扩展成位移、速度、加速度、压力和压力变化率5种响应特征参量;将5种参量输入基于BP神经网络的液压支架立柱载荷预测模型进行立柱载荷预测;搭建了液压支架立柱的AMESim−Simulink联合仿真模型,分析不同程度冲击动载荷作用下立柱的动态响应特性、立柱载荷与其扩展参量间的对应关系及基于扩展多参量的BP神经网络预测模型的性能。仿真结果表明:滑模微分器对立柱的测量位移和压力信号的估计精度分别为98.73%和92.95%;在5次载荷预测测试中,基于扩展多参量的BP神经网络预测模型的平均预测精度为97.2%,平均预测误差为34.39 kN,较基于测量信号的BP神经网络预测模型降低了31.97%。 展开更多
关键词 液压支架立柱 顶板冲击载荷 立柱载荷 滑模微分器 BP神经网络
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基于全向激光雷达的液压支架护帮板与采煤机防撞监测预警系统研究
14
作者 王浥晨 王学文 +3 位作者 马凯 李辉 倪强 谢嘉成 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期44-52,共9页
目的针对采煤机运行过程中滚筒与液压支架护帮板易发生碰撞,而现有监测设备传感器数据融合处理复杂、精度受限且有滞后性等问题。方法提出一种基于全向激光雷达的液压支架护帮板与采煤机空间相对位姿解算方法,对液压支架护帮板与采煤机... 目的针对采煤机运行过程中滚筒与液压支架护帮板易发生碰撞,而现有监测设备传感器数据融合处理复杂、精度受限且有滞后性等问题。方法提出一种基于全向激光雷达的液压支架护帮板与采煤机空间相对位姿解算方法,对液压支架护帮板与采煤机防撞监测进行研究。该方法可分为3部分:(1)将二维激光雷达和精密旋转云台组成的三维激光扫描系统安装在液压支架顶梁下方,对目标物进行数据采集,建立护帮板与采煤机滚筒位姿解算模型;(2)结合SIFT算法提取特征点,对采煤机滚筒和液压支架护帮板的相对位姿进行实时解析,并建立行为数据库;(3)建立分级预警机制,通过Unity 3D可视化界面输出护帮板状态是否异常,并及时发出警报。结果对实验室10组液压支架护帮板与采煤机滚筒位姿信息多次解算并判断是否发生碰撞,结果表明:护帮板伸缩位移平均误差1.5 cm,护帮板倾角平均误差1.7°时关键点坐标解算x轴相对误差为4.5%,y轴相对误差为3.6%,z轴相对误差为2.8%。5种工况下,x,y,z坐标轴方向绝对误差均值均<3.5 cm,通过位姿信息解算能够有效评估其截割干涉状态并确保评估结果与实际情况相符,满足应用需求。结论该方法以较低成本获取护帮板和滚筒在三维空间中的相对位姿信息,且精度较高,实时监测碰撞状态,有利于提高井下设备的安全性和综采工作面的稳定性。 展开更多
关键词 采煤机滚筒 液压支架护帮板 二维激光雷达 三维扫描 防撞监测系统
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基于融合卷积Transformer的液压支架故障诊断方法 被引量：2
15
作者 马子越 丁华 +2 位作者 廉自生 郭永昌 王光 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期137-143,共7页
针对液压支架故障隐蔽性强,大量历史检测数据未得到有效分析与挖掘的现状,提出一种基于融合卷积transformer的液压支架故障诊断方法,该方法可以同时发挥CNN提取局部特征和transformer识别全局信息的优势,提取到隐藏在数据中的更多有用特... 针对液压支架故障隐蔽性强,大量历史检测数据未得到有效分析与挖掘的现状,提出一种基于融合卷积transformer的液压支架故障诊断方法,该方法可以同时发挥CNN提取局部特征和transformer识别全局信息的优势,提取到隐藏在数据中的更多有用特征,以实现对液压支架故障的诊断。利用山西斜沟煤矿液压支架历史数据对所提方法的诊断性能进行实验验证。结果表明,与WDCNN模型、transformer模型以及BiLSTM相比,所提方法对液压支架故障具有良好的诊断效果,其故障诊断准确率达到了99.53%。为液压支架故障的确定提供理论依据,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 注意力机制 深度学习 故障诊断 液压支架
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虚实融合的液压支架浮动连接机构位姿监测方法
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作者 马凯 谢嘉成 +3 位作者 郭鑫颖 王学文 王雪松 王丽杰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期158-163,共6页
针对液压支架浮动连接机构(FCM)无法直接获取各部件位姿且整体位姿获取精度受限的问题,提出了一种虚实融合的液压支架FCM位姿监测方法。通过安装在液压支架顶梁的相机采集FCM深度图像和RGB图像,生成真实点云的三维坐标信息并存储在指定... 针对液压支架浮动连接机构(FCM)无法直接获取各部件位姿且整体位姿获取精度受限的问题,提出了一种虚实融合的液压支架FCM位姿监测方法。通过安装在液压支架顶梁的相机采集FCM深度图像和RGB图像,生成真实点云的三维坐标信息并存储在指定文件中;文件转换后由Unity读取并创建对应坐标数据的方块,实现真实点云的映射;构建液压支架、FCM和刮板输送机的数字孪生体,在Unity中添加父子关系、物理引擎和碰撞体,创建虚拟相机来获取FCM推杆上表面的虚拟点云,使用迭代最近点(ICP)算法将推杆上表面虚拟点云和裁剪后的真实点云配准得到推杆平移旋转矩阵,将其转换为Unity驱动数据后驱动推杆运动并在父子关系、物理引擎和碰撞体的限制下带动FCM其余部件运动,实现FCM所有部件的位姿监测。实验结果表明:该方法监测的FCM推移量误差在3.5cm以内,推杆俯仰角误差在1.1°以内,推杆偏转角误差在0.5°以内,连接头偏转角误差在0.8°以内,FCM位姿整体监测精度较高。 展开更多
关键词 数字孪生 虚实融合 液压支架 浮动连接机构 位姿监测 点云
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液压支架用低功耗无线压力传感器设计 被引量：1
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作者 王洋洋 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第4期30-33,共4页
为解决液压支架控制系统中压力传感器布线成本高、线缆易损坏及维护困难问题,设计了基于低功耗技术的无线压力传感器,通过硬件电路原理及印制线路板设计降低功耗,嵌入式软件中设计了3种低功耗模式,并引入深度休眠机制,对低功耗设计后的... 为解决液压支架控制系统中压力传感器布线成本高、线缆易损坏及维护困难问题,设计了基于低功耗技术的无线压力传感器,通过硬件电路原理及印制线路板设计降低功耗,嵌入式软件中设计了3种低功耗模式,并引入深度休眠机制,对低功耗设计后的压力传感器的精度和功耗进行了测试,结果表明:该传感器误差不高于5 bar,低频及高频工作模式平均工作电流分别为51.11μA与414.41μA,电池续航时间满足液压支架控制系统的使用需求,该无线压力传感器的应用可有效减少液压支架控制系统的维护工作量。 展开更多
关键词 液压支架 压力传感器 无线传感器 低功耗 矿用
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吸能液压支架立柱防冲性能模拟及试验 被引量：1
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作者 安栋 范金颍 +2 位作者 宋义敏 许海亮 罗廷运 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期393-400,共8页
针对吸能防冲液压支架防冲性能问题,从冲击载荷作用下吸能液压立柱防冲性能角度开展研究,参照工程常用的吸能防冲立柱,采用有限元和光滑粒子流体动力学方法建立了普通液压支架立柱与吸能液压支架立柱流固耦合、流体大变形模型,实现了吸... 针对吸能防冲液压支架防冲性能问题,从冲击载荷作用下吸能液压立柱防冲性能角度开展研究,参照工程常用的吸能防冲立柱,采用有限元和光滑粒子流体动力学方法建立了普通液压支架立柱与吸能液压支架立柱流固耦合、流体大变形模型,实现了吸能防冲立柱在冲击载荷作用下的数值模拟。使用冲击试验台进行了吸能液压立柱冲击试验,得到了冲击荷载下立柱缸体的位移响应,并与数值模拟结果进行了对比。使用4.5、7、10.5 t的重锤经自由落体对2种液压立柱进行冲击加载,得到了2种立柱的动态响应。根据防冲支护设计6项原则探讨了吸能液压支架立柱的防冲性能。让位位移方面,吸能立柱的位移比普通立柱分别降低了16%、23%、30%;让位阻力方面,吸能立柱最大阻力比普通立柱降低了15%、21%、12%;让位速度方面,吸能装置最大让位速度可达18.5 m/s,可在13 m/s内完全压溃;让位刚度方面,吸能立柱在吸能装置变形前后表现为弹性刚度,压溃期间表现为塑性刚度;让位频率方面,吸能立柱让位防冲时的固有频率为0,规避了立柱与围岩发生共振而迅速破坏的风险;让位能量方面,吸能装置的吸能量可达272 kJ,吸能立柱整体吸能量比普通立柱提高了80%。从受冲响应的4个阶段总结了吸能液压支架立柱的让位吸能防冲过程,分析了立柱的抗冲能力,结果表明吸能液压支架立柱可承受的最大冲击能可达普通立柱的2.3倍,泄压阀允许开启时间延长为普通液压支架立柱的2倍。 展开更多
关键词 冲击地压 液压支架立柱 吸能装置 流固耦合 动态响应 有限元分析 SPH方法
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冲击荷载作用下单元式吸能防冲液压支架响应特性
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作者 王书文 肖永惠 +4 位作者 金峰 代连朋 苏士杰 王爱文 马平 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期168-175,共8页
在冲击地压矿井中,掌握超前液压支架的力学特性及其模态响应特性是巷道超前液压支架选型与优化设计的基础和前提。针对如何提升单元式液压支架吸能防冲性能问题,开展冲击荷载作用下单元式吸能防冲支架响应特性研究。采用非线性有限元分... 在冲击地压矿井中,掌握超前液压支架的力学特性及其模态响应特性是巷道超前液压支架选型与优化设计的基础和前提。针对如何提升单元式液压支架吸能防冲性能问题,开展冲击荷载作用下单元式吸能防冲支架响应特性研究。采用非线性有限元分析软件ABAQUS/Explicit显式求解器,建立单元式吸能防冲液压支架数值计算模型,通过数值模拟对吸能防冲支架进行竖向冲击试验,分析吸能防冲支架的力学响应特性与模态响应特性,探究单元式吸能防冲液压支架的吸能特性、固有频率与易变形部件。结果表明:力学响应特性方面,冲击荷载作用下,单元式吸能防冲支架表现出了良好的“让压降阻、减震降幅、吸能止冲”的综合效能;整个冲击过程中,吸能防冲支架共计吸收2.30MJ的能量,吸能器塑性变形耗能占40%~50%。模态响应特性方面,单元式吸能防冲液压支架整机固有频率为665.37~3280.5Hz,频率较高。该吸能支架对近场顶板脆性断裂或煤体压缩失稳等中高频类型冲击地压显现具有良好的避频适应性。由数值模拟计算结果可知,液压支架的2根立柱和立柱护板是最容易发生振动变形的部件。立柱设计时要重点考虑避免第1、2、4、5、6和9阶振动频率处的振动变形,尤其主振型的避频设计;立柱护板设计时要重点考虑避免第1、2和9阶振动频率处的振动变形及其变形趋势。研究结果能够为巷道吸能防冲液压支架的合理选型与后续优化设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 冲击地压 液压支架 模态响应 吸能防冲 避频
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深部复杂环境工作面液压支架压力-位姿融合分析技术
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作者 巩师鑫 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期71-77,共7页
针对当前深部复杂环境工作面液压支架群信息感知匮乏、数据分析不足、装备运行参数规律和数据模型难以支撑智能化开采及支护决策等问题,以淮南口孜东矿140502深部“三软”煤层大采高工作面为应用场景,通过构建深部工作面液压支架姿态监... 针对当前深部复杂环境工作面液压支架群信息感知匮乏、数据分析不足、装备运行参数规律和数据模型难以支撑智能化开采及支护决策等问题,以淮南口孜东矿140502深部“三软”煤层大采高工作面为应用场景,通过构建深部工作面液压支架姿态监测系统,实现液压支架立柱压力和空间位姿的连续感知。基于工作面液压支架顶梁和底座横滚角数据,利用线段拟合方法实现工作面顶底板三维走向趋势实时可视化。基于工作面液压支架压力-位姿数据,建立液压支架压力-位姿数据映射关系和液压支架位姿计算模型。通过深部工作面支架压力和位姿的融合分析,揭示工作面采高、支架顶梁合力大小及合力作用点动态变化规律:相比于工作面两端液压支架,工作面中部液压支架采高最小,而工作面机尾的液压支架采高最大;工作面中部液压支架顶梁合力在大部分时间内都小于工作面两端液压支架顶梁合力;相比于工作面两端部支架,工作面中部支架顶梁合力作用点更偏向前立柱位置。 展开更多
关键词 深部煤层 液压支架 姿态监测 态势映射 融合分析 采高 顶梁合力 合力作用点
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