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刮板输送机断链智能监测技术研究 被引量:3
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作者 李灵锋 张洁 +2 位作者 陈茁 查天任 尹瑞 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期63-69,77,共8页
针对现有基于AI算法的煤矿井下刮板输送机断链监测技术在线学习能力低、检测精度差、稳定性低、复杂场景适应性和可靠性差等问题,通过在极限学习机(ELM)中增加增量式在线训练,设计了可实现离线样本和实时在线样本训练的在线贯序极限学习... 针对现有基于AI算法的煤矿井下刮板输送机断链监测技术在线学习能力低、检测精度差、稳定性低、复杂场景适应性和可靠性差等问题,通过在极限学习机(ELM)中增加增量式在线训练,设计了可实现离线样本和实时在线样本训练的在线贯序极限学习机(OSELM)网络,进而提出了基于OSELM的刮板输送机断链智能监测技术。将经过大量煤矿井下刮板输送机链条监控图像(离线样本)训练的OSELM网络算法写入AI摄像仪,将AI摄像仪安装于刮板输送机机尾,实时感知刮板输送机链条运行状态并进行在线学习,由AI摄像仪输出控制决策,并通过刮板输送机集中控制系统平台实时显示识别结果。井下工业性试验结果表明,OSELM网络具有较高的自主学习能力、较强的泛化性和鲁棒性,对刮板输送机断链识别的平均精度均值、准确率和精确率分别为98.6%,99.3%,91.7%,检测速度达205.6帧/s,整体效果优于深度神经网络融合网络、RT-DETR、YOLOv5、YOLOv8、ELM等模型,实现了刮板输送机链条状态的精准、实时检测。 展开更多
关键词 刮板输送机 链条状态识别 断链监测 AI摄像仪 在线贯序极限学习机网络
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改进RT-DETR的煤矿刮板输送机链条故障智能识别方法 被引量:1
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作者 毛清华 郭文瑾 +2 位作者 苏毅楠 司马俊雷 薛旭升 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期469-479,共11页
针对目前煤矿刮板输送机链条多故障识别中的主要问题,提出一种基于改进RT-DETR(Real-Time DEtection TRansformer)的煤矿刮板输送机链条故障智能识别方法。该方法在数据集构建时,运用基于HSV三通道的图像预处理方法对煤矿刮板输送机链... 针对目前煤矿刮板输送机链条多故障识别中的主要问题,提出一种基于改进RT-DETR(Real-Time DEtection TRansformer)的煤矿刮板输送机链条故障智能识别方法。该方法在数据集构建时,运用基于HSV三通道的图像预处理方法对煤矿刮板输送机链条图像进行数据降噪与增强处理,提升图像质量。在改进的RT-DETR算法中,通过采用MobileNetV4作为主干特征网络,提升主干网络特征提取效率;通过将混合编码器中的普通卷积替换为效果更佳的Ghost卷积,降低算法参数量,提升识别速度;通过运用CSPStage特征融合模块和Inner-GIoU损失函数,增强特征利用和融合的能力,提高识别准确率。为了验证算法改进模块的效果,通过消融实验结果表明:改进RT-DETR算法与原RT-DETR算法相比,识别准确度提升1.6%,每秒处理的帧数提升15.5 frames/s,模型大小降低36%,参数量减少35.9%。运用改进RT-DETR算法与YOLOv8m-ghost、YOLOv8m-RT-DETR和YOLOv10s算法进行多故障识别对比实验,对比实验结果表明:改进RT-DETR识别算法在各指标上均效果最优,能够实现刮板输送机链条断链故障和磨损故障的高效准确识别,识别准确率达到97.6%,每秒处理的FPS值达到67.2 frames/s,能够在空载和未满载状态下,满足煤矿刮板输送机链条故障在线高效准确识别的需求。 展开更多
关键词 煤矿刮板输送机 链条故障 RT-DETR 智能识别 MobileNetV4 HSV三通道
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综采工作面刮板输送机煤流轮廓点云的配准方法研究
3
作者 汪卫兵 李开放 +4 位作者 赵栓峰 王渊 路正雄 李赖 郭帅 《现代电子技术》 北大核心 2025年第16期81-87,共7页
针对综采工作面刮板输送机煤流轮廓点云噪声点多、轮廓结构复杂的特性和现有的点云配准算法无法适应煤流点云的快速和高精度配准问题,来对传统迭代最近点配准算法进行了改进。引入主成分分析法对待配准点云进行轴向初始对齐,采用尺度不... 针对综采工作面刮板输送机煤流轮廓点云噪声点多、轮廓结构复杂的特性和现有的点云配准算法无法适应煤流点云的快速和高精度配准问题,来对传统迭代最近点配准算法进行了改进。引入主成分分析法对待配准点云进行轴向初始对齐,采用尺度不变特征变换算法来提取待配准点云的特征点,构建快速点特征直方图,以确保两个点云主轴不会出现反向的情况,提高了粗配准算法的效率。通过随机抽样一致性初始配准算法搜索对应点对并计算初始刚体变换矩阵,用于实现两个点云的初步配准,为后续的精配准提供良好的初始位置。在上述粗配准的基础上,利用K-D树数据结构加速对应点的查找过程,并采用点到面的最小距离方法来提高对应关系的准确性。通过随机抽样一致算法迭代剔除错误的对应点对,以增强配准的准确性。最后,根据精确的对应点对计算刚体变换矩阵,从而实现对煤流点云数据的精细配准。实验结果表明,与其他点云配准方法相比,提出的改进配准算法在刮板输送机煤流轮廓点云的匹配精度和匹配效率上得到了提高,对煤流轮廓点云的体积计算具有重大意义。 展开更多
关键词 刮板输送机 煤流轮廓点云 点云配准 主成分分析法 尺度不变特征变换 随机抽样一致算法
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刮板输送机缩比试验平台设计及孪生系统搭建
4
作者 李娟莉 郭星然 +1 位作者 李博 夏蕊 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第9期193-200,共8页
为使学生熟悉刮板输送机的结构性能和运行机理、提高学生的实践技能,实现理论与应用的有效衔接,该研究以SGZ1000/2×1200刮板输送原型机为基础,采用相似理论设计并搭建了1∶3比例的缩比试验平台,借助Unity 3D引擎研发了数字孪生驱... 为使学生熟悉刮板输送机的结构性能和运行机理、提高学生的实践技能,实现理论与应用的有效衔接,该研究以SGZ1000/2×1200刮板输送原型机为基础,采用相似理论设计并搭建了1∶3比例的缩比试验平台,借助Unity 3D引擎研发了数字孪生驱动的刮板输送机结构性能监测系统。试验结果显示,缩比平台的空载运行阻力与原型机理论值之比为1∶25.4,与预期运行阻力的相似比1∶27十分接近,相对误差仅为6.30%,验证了应用相似准则的正确性,且研究的监测系统融合了数字孪生、代理模型和有限元技术,实现了刮板输送机关键部件结构性能的在线监测与数据可视化,有助于培养专门从事煤炭开采领域的专业人才。 展开更多
关键词 刮板输送机 相似理论 数字孪生 动力学分析 教学实验平台
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基于数字孪生技术的刮板输送机运行速度控制方法研究
5
作者 汪卫兵 李赖 +3 位作者 赵栓峰 路正雄 贺海涛 李开放 《现代电子技术》 北大核心 2025年第18期151-158,共8页
矿用刮板输送机的运行速度与工作面煤流量不匹配,是导致设备运行效率低、能耗浪费的主要原因之一。为此,提出一种基于数字孪生技术的刮板输送机运行速度控制方法。设计一个由实际刮板输送机、刮板输送机数字孪生模型、孪生数据以及速度... 矿用刮板输送机的运行速度与工作面煤流量不匹配,是导致设备运行效率低、能耗浪费的主要原因之一。为此,提出一种基于数字孪生技术的刮板输送机运行速度控制方法。设计一个由实际刮板输送机、刮板输送机数字孪生模型、孪生数据以及速度控制策略组成的运行速度控制框架,并结合采煤工作双向割煤工艺,对刮板输送机工况进行分析研究,实时模拟刮板输送机的运行状态。根据预测的负载智能调控刮板输送机的运行速度和变速时间,从而实现对刮板输送机的智能控制。与榆家梁煤矿43101综采工作面采集的数据进行实验对比,结果表明,与传统的定速控制方法相比,采用基于数字孪生技术的刮板输送机速度控制方法可以使刮板输送机的装载率提高18.5%,能耗降低10.83%。 展开更多
关键词 数字孪生技术 刮板输送机 运行速度控制 智能调速 粗糙径向基神经网络 负载预测 能耗优化
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基于负载预测与能耗优化的刮板输送机速度控制方法
6
作者 汪卫兵 骆佳录 +3 位作者 李赖 赵栓峰 路正雄 李开放 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第10期259-268,共10页
针对综采工作面中刮板输送机因持续高速运转而导致的能源浪费和运输效率低下问题,结合双向割煤工艺,对刮板输送机的运行阶段进行了系统分析,建立了刮板输送机能耗模型,在此基础上提出了一种基于负载转矩预测与能耗优化相结合的速度控制... 针对综采工作面中刮板输送机因持续高速运转而导致的能源浪费和运输效率低下问题,结合双向割煤工艺,对刮板输送机的运行阶段进行了系统分析,建立了刮板输送机能耗模型,在此基础上提出了一种基于负载转矩预测与能耗优化相结合的速度控制方法。首先,建立煤量模型,描述煤量随运行工况变化的动态特性。随后,结合刮板输送机的运行阻力特性,明确煤量、驱动力与运行阻力之间的关系,构建刮板输送机的能耗模型。为应对综采工作面复杂多变的运行工况,引入粗糙径向基神经网络(Rough Radial Basis Function Neural Network, RRBFNN),对刮板输送机负载转矩进行精确预测,生成优化模型所需的关键输入变量。在此基础上,采用改进的粒子群优化算法(PSO),以能耗最小化为目标,对刮板输送机的运行速度进行优化,改进算法在引入动态惯性因子的同时,平衡了全局搜索与局部搜索能力,从而提高了优化的精度与收敛效率。最后,结合榆家梁43101综采工作面的实际数据对本文方法进行了验证。结果表明:该速度控制方法能够在一个生产循环中有效降低刮板输送机的能耗10.42%。 展开更多
关键词 刮板输送机 智能调速 能耗模型 粗糙径向基神经网络 改进粒子群算法
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基于滚动摩擦的输送机刮板优化设计与效果分析
7
作者 郝建 陈琳 +5 位作者 宋旗 李文昕 王端一 张晓峰 贾顺 马彪 《山东科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期12-20,共9页
刮板输送机作为综采工作面的核心装备之一,在煤炭生产中承担了巨大工作量。然而传统刮板因其自重过大导致磨损严重,在运行过程中存在高能耗、高载荷和难维护问题,严重影响工作面煤炭运输效率。为了降低刮板自重和磨损,提出了一种优化刮... 刮板输送机作为综采工作面的核心装备之一,在煤炭生产中承担了巨大工作量。然而传统刮板因其自重过大导致磨损严重,在运行过程中存在高能耗、高载荷和难维护问题,严重影响工作面煤炭运输效率。为了降低刮板自重和磨损,提出了一种优化刮板局部结构的设计方案,旨在降低刮板的自重和刮板运行时的摩擦系数,从而减少传统刮板存在的问题。通过模拟实验和工程应用,验证其有效性。研究结果表明:通过改变刮板与中部槽之间的接触方式,使新型刮板的摩擦力比传统刮板减少约89.92%;使用新型刮板的输送机低载荷状态发生频率提升12.5%,中载荷、高载荷、超载荷状态发生频率均有所下降;每台电动机的年用电量降低约25%,内蒙古双欣煤矿年耗电量降低了约27%。本研究为刮板输送机的设计与改进提供了有益的参考,具有实际工程应用价值。 展开更多
关键词 输送机 刮板 自动排污结构 滚动体 摩擦方式
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基于CUDA加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测 被引量:2
8
作者 李博 侍守伊 +4 位作者 张建军 夏蕊 王学文 崔卫秀 倪强 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期45-51,60,共8页
为提高井下复杂恶劣环境下刮板输送机直线状态监测精度和实时性,提出了一种基于统一计算设备架构(CUDA)加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测方法。首先,同步2路摄像头获取的刮板输送机图像的帧数、分辨率参数,对输入的视... 为提高井下复杂恶劣环境下刮板输送机直线状态监测精度和实时性,提出了一种基于统一计算设备架构(CUDA)加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测方法。首先,同步2路摄像头获取的刮板输送机图像的帧数、分辨率参数,对输入的视频流进行暗通道清晰化处理,以消除井下煤尘、水雾等的干扰。其次,使用ORB算法检测和计算2路视频帧的特征点和描述子,通过K最近邻(KNN)匹配计算特征点间的匹配对,利用设置阈值比例的方法过滤错误的匹配点,使用随机抽样一致(RANSAC)算法计算出用于图像透视变换的单应性矩阵。然后,基于CUDA将读取Sobel算子、计算梯度、计算总能量差异、循环初始化权重与路径、寻找最佳接缝线分配到不同的线程中,并定义计算能量图和寻找最佳接缝线的核函数,完成2路图像沿接缝线融合的全景拼接。最后,使用霍夫变换方法对全景拼接的刮板输送机图像中部槽挡煤板进行直线拟合,并将拟合的直线绘制在全景拼接图像上,以反映刮板输送机的直线状态。实验及测试结果表明,CUDA加速动态规划优化全景拼接痕迹不明显,且处理速度快;通过霍夫变换对中部槽挡煤板拟合的直线与刮板输送机直线具有较好的一致性,可用于刮板输送机直线状态监测。 展开更多
关键词 刮板输送机直线状态监测 CUDA加速 动态规划 全景拼接 霍夫变换 统一计算设备架构
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刮板输送机非扭曲多点双芯曲率传感器设计研究 被引量:1
9
作者 亓玉浩 吴刚 +3 位作者 郑粲 方新秋 张代祥 丰宇龙 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期144-151,共8页
煤矿综采工作面智能化建设过程中存在刮板输送机直线度感知难、测量精度低的问题,为解决此类问题,文章以光纤光栅传感理论为基础,设计一种基于非扭曲均匀多点双芯曲率传感器。建立刮板输送机弯曲工况位姿简化模型,采用了角度递推算法建... 煤矿综采工作面智能化建设过程中存在刮板输送机直线度感知难、测量精度低的问题,为解决此类问题,文章以光纤光栅传感理论为基础,设计一种基于非扭曲均匀多点双芯曲率传感器。建立刮板输送机弯曲工况位姿简化模型,采用了角度递推算法建立了刮板输送机各个中部槽之间的关系。其次,对非扭曲多点双芯曲率传感器进行了标定实验并推导出了光纤光栅波长漂移与角度变化之间的数学方程。最后,基于刮板输送机实际工作状态进行了直线度感知试验研究。试验结果表明,该传感器拟合数据与实测数据具有较大的一致性,其最大误差不超过3 mm,可实现综采工作面刮板输送机弯曲度智能感知,为刮板输送机直线度监测提供了新的解决思路。 展开更多
关键词 直线度感知 刮板输送机 曲率传感器 FBG
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永磁电机半直驱刮板输送机机-电耦合动力学行为 被引量:1
10
作者 葛世荣 舒子龙 +3 位作者 鲍久圣 王世博 王小龙 张磊 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期65-80,共16页
针对刮板输送机传统异步电机驱动系统传动效率低、工作能耗高以及永磁直驱系统径向尺寸大难以适应综采工作面安装空间及过载工况等问题,设计了一种新型永磁电机半直驱系统,利用MATLAB/Simulink仿真软件与台架试验研究了永磁半直驱刮板... 针对刮板输送机传统异步电机驱动系统传动效率低、工作能耗高以及永磁直驱系统径向尺寸大难以适应综采工作面安装空间及过载工况等问题,设计了一种新型永磁电机半直驱系统,利用MATLAB/Simulink仿真软件与台架试验研究了永磁半直驱刮板输送机的机-电耦合动力学行为。首先,基于永磁电机驱动技术,以SGZ1000/2000型刮板输送机为例,设计了一种永磁电机半直驱系统,并完成了驱动系统关键参数设计。其次,推导齿轮传动系统动力学模型,基于状态空间方程建模法搭建永磁电机半直驱刮板输送机的机-电耦合动力学仿真模型,通过仿真试验研究了永磁电机半直驱刮板输送机在多种工况下的机-电耦合动力学行为;结果表明:永磁电机半直驱系统在空载启动定常落煤、非定常落煤以及故障后满载启动3种工况下,能够实现零速重载运行、输出转速与电磁转矩的快速响应以及动态调节;在启动瞬间与负载突变下,链条速度、加速度与张力会发生明显波动,其中:在机头与机尾链轮处的波动峰值最大;随着链条传递波动峰值会发生衰减,距离机头与机尾链轮越远,波动峰值越小。再次,利用永磁电机半直驱系统试验台,开展空载启动落煤与满载启动模拟试验,得到了永磁电机半直驱系统的动态特性,试验结果与机-电耦合动力学模型的仿真结果基本一致。最后,基于台架试验性能参数,通过对比永磁电机半直驱系统与传统异步电机驱动系统的驱动性能后得到:永磁电机半直驱系统在全负载点的驱动效率均优于传统异步电机驱动系统,至少提升了16.3%以上,可显著提高矿山运输装备的节电率,有助于推进矿山朝着绿色低碳方向发展。 展开更多
关键词 刮板输送机 永磁电机半直驱 齿轮传动 矢量控制 机-电耦合动力学
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基于数字孪生的刮板输送机中部槽结构响应预测 被引量:1
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作者 张强 刘伟 +3 位作者 王阳 马寿祥 苏金鹏 张润鑫 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3210-3223,共14页
数字孪生技术作为推进工业4.0和新一轮科技革命不可或缺的智能化技术,在矿山智能化开采领域引起广泛关注。受限于数值模拟求解规模与计算性能的矛盾,当前综采装备结构力学响应状态难以实时同步映射到孪生模型中,以刮板输送机中部槽为例... 数字孪生技术作为推进工业4.0和新一轮科技革命不可或缺的智能化技术,在矿山智能化开采领域引起广泛关注。受限于数值模拟求解规模与计算性能的矛盾,当前综采装备结构力学响应状态难以实时同步映射到孪生模型中,以刮板输送机中部槽为例,提出基于机器学习的结构响应数字孪生建模方法,通过有限元分析获得中部槽不同载荷工况下的节点响应,利用层次聚类法对大量相似数值的节点进行聚类,通过深度神经网络(DNN)对不同载荷工况下节点的聚类结果和聚类中心值进行预测,并使用聚类中心预测值替代聚类域内所有节点值,根据节点坐标和节点预测值重构中部槽全局力学响应状态。基于Unity开发了刮板输送机数字孪生模型可视化界面,通过部署传感器采集刮板输送机载荷信息,利用传感器采集数据实时驱动DNN,预测中部槽不同载荷工况下的全局变形响应和应力响应,实现中部槽孪生模型与物理实体力学响应同步映射。结果表明:利用DNN预测所有节点到完成三维节点云图重构所用时间0.32s,应力和位移最大预测误差分别为0.97MPa和1.98×10^(-3)mm,构建的数字孪生模型能够根据传感器采集信号连续对中部槽应力分布情况开展预测,中部槽测试点处应力预测结果与试验测量值的最大相对误差33.31%。验证了基于机器学习的中部槽结构响应数字孪生模型具有可行性,为刮板输送机状态监测提供新方法。 展开更多
关键词 刮板输送机 数字孪生 聚类 机器学习 预测
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基于改进YOLOv11n的轻量化刮板链条检测算法
12
作者 王海燕 贾澎涛 +2 位作者 张宇 李晓军 王伟峰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第10期48-56,共9页
针对现有基于深度学习的刮板输送机刮板链条检测方法在煤矿井下低照度条件下存在检测精度低、模型过于复杂、部署与维护难度高等问题,提出一种基于改进YOLOv11n的轻量化链条检测算法——YOLO−Chain。首先,构建图像边缘信息增强模块对YOL... 针对现有基于深度学习的刮板输送机刮板链条检测方法在煤矿井下低照度条件下存在检测精度低、模型过于复杂、部署与维护难度高等问题,提出一种基于改进YOLOv11n的轻量化链条检测算法——YOLO−Chain。首先,构建图像边缘信息增强模块对YOLOv11n的C3k2模块进行优化,有效提取链条图像中的边缘特征。然后,采用加权双向特征金字塔网络(BiFPN)替换YOLOv11n的颈部网络,从而有效减少模型的参数量,降低模型复杂度。最后,引入轻量化检测头,捕捉井下复杂场景中链条尺度变化的细微特征,进一步减少冗余参数和模型复杂度,提高轻量化模型检测性能,为后续链条的故障检测提供支持。在山西某煤矿单一场景刮板链条图像数据集上的实验结果表明,相较于原始YOLOv11n模型,YOLO−Chain在mAP@0.5:0.95指标上提高了3.7%,参数量和运算量分别降低了35%和10%,模型大小减少了31%。与目前主流的YOLO系列,SSD,Faster RCNN,RT−DETR−R18等模型相比,YOLO−Chain在多项指标上均具优势。在来源于多家煤矿、具备低照度、烟雾干扰、粉尘遮蔽及部分遮挡等复杂工况下的多场景链条图像数据集上的实验结果表明,YOLO−Chain的F1和mAP@0.5分别较YOLOv11n模型提高了0.2%和0.5%,且运算速度提高8帧/s,表现出良好的通用性和泛化能力。 展开更多
关键词 刮板输送机 刮板链条 断裂链条 变形链条 YOLOv11n 轻量化
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基于MBD-DEM的变工况条件下刮板输送机链环磨损行为研究
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作者 邵云亮 李博 +1 位作者 夏蕊 李剑 《机电工程》 北大核心 2025年第3期585-598,共14页
为了解决复杂工况下刮板输送机链环磨损问题,对不同工况下的链环磨损行为进行了研究。首先,分析了刮板输送机链环产生磨损的主要原因,简化了刮板输送机的三维模型,设置了煤颗粒的离散元模型,基于多体动力学和离散元法(MBD-DEM),建立了... 为了解决复杂工况下刮板输送机链环磨损问题,对不同工况下的链环磨损行为进行了研究。首先,分析了刮板输送机链环产生磨损的主要原因,简化了刮板输送机的三维模型,设置了煤颗粒的离散元模型,基于多体动力学和离散元法(MBD-DEM),建立了刮板输送机的刚散耦合模型;然后,设定了张紧力和负载的取值范围,分析了不同张紧力、不同负载工况下对链环磨损的影响,并根据磨损程度确定了对链环磨损影响最深的张紧力和负载;最后,根据在煤层侧和挡板侧分别设定的张紧力和负载的取值,分析了在刮板输送机两侧负载不同、刮板输送机两侧链条张紧力不同的工况下,对链环磨损的影响,再次明确了张紧力和负载的大小对链环磨损的影响。研究结果表明:煤散料卡滞对磨损量产生的影响,远大于工况变化对磨损量产生的影响;65000 N张紧力和286 kg/s负载下的磨损程度最严重;65000 N张紧力无论在挡板侧还是在煤层侧,磨损深度相差不大;140 kg/s负载下,挡板侧比煤层侧磨损程度要深。该研究结果可以为解决实际工况中链环的磨损情况提供理论依据。 展开更多
关键词 输送机械 刮板机 链环 离散元法 多体动力学 磨损深度 张紧力
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采煤工作面刮板输送机智能控制系统研究 被引量:1
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作者 范宝冬 马开德 +1 位作者 崔卫秀 李致远 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期52-60,共9页
刮板输送机是煤矿井工开采煤炭运输的核心设备,其智能化水平直接影响工作面智能化程度。分析指出目前刮板输送机智能化技术仍存在工况感知数据治理不到位、数据交互及多机协同控制缺乏顶层管控、设备维护与保养不到位、智能化技术应用... 刮板输送机是煤矿井工开采煤炭运输的核心设备,其智能化水平直接影响工作面智能化程度。分析指出目前刮板输送机智能化技术仍存在工况感知数据治理不到位、数据交互及多机协同控制缺乏顶层管控、设备维护与保养不到位、智能化技术应用不足等问题。基于矿鸿操作系统统一系统架构、统一标准与协议等优势,开发了采煤工作面刮板输送机智能控制系统,介绍了系统架构,重点阐述了该系统中刮板输送机工况感知和自适应控制这2项关键技术:以哑铃状态监测和断链故障监测为例,介绍了刮板输送机工况感知技术的实现方法;通过分析刮板输送机驱动电动机电流数据,结合采煤机采高、截深、行走速度、位置等采集数据,得出刮板输送机运煤量计算公式,由此设计了基于负载状态的刮板输送机智能调速控制策略;分析了刮板输送机链条与张力的关系,通过计算链条伸长量并与设定值作比较,控制油缸伸出(缩回)动作,实现链条张紧自动控制。在煤矿现场对基于矿鸿操作系统的刮板输送机智能控制系统进行了工业性试验,结果表明该系统能实时采集刮板输送机运行状态、故障信息、负载等关键参数并进行分析处理,数据精度高,稳定性好,故障诊断准确性高,且实现了刮板输送机与采煤机、液压支架等设备的互联互通、相互协作,数据传输延时仅为5~10 ms。 展开更多
关键词 采煤工作面 刮板输送机 矿鸿操作系统 分布式软总线 工况感知 智能调速 链条张紧自动控制
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单调与循环拉伸条件下含内部裂纹圆环链力学性能试验研究
15
作者 段九君 武彪 +1 位作者 王建勇 哈丽琼 《机电工程》 北大核心 2025年第10期1940-1947,共8页
针对焊接内部裂纹引起圆环链结构强度减弱的问题,对含内部缺陷的圆环链力学性能进行了研究。首先,针对裂纹的不同分布方式,设定竖向、轴向裂纹,利用增材制造技术对含不同尺寸、不同类型缺陷的圆环链进行了预制;然后,采用单向实验测试方... 针对焊接内部裂纹引起圆环链结构强度减弱的问题,对含内部缺陷的圆环链力学性能进行了研究。首先,针对裂纹的不同分布方式,设定竖向、轴向裂纹,利用增材制造技术对含不同尺寸、不同类型缺陷的圆环链进行了预制;然后,采用单向实验测试方法结合有限元软件,进行了单调拉伸载荷作用下含缺陷圆环链力学性能测试及内部裂纹宏观扩展过程分析,研究了不同尺寸、不同分布方式的内部裂纹对圆环链力学性能的影响;最后,采用循环实验测试方法,开展了循环载荷作用下含缺陷圆环链力学性能测试,研究了不同尺寸与不同分布方式的裂纹条件下圆环链力学性能。研究结果表明:随着轴向、竖向内裂纹尺寸的增加,圆环链试件的延性均呈下降趋势,试件应力均随着裂纹尺寸的增加而减小;圆环链内部裂纹竖向布置时裂纹扩展时间以及断裂时间要比圆环链内部裂纹轴向布置时快;含竖向裂纹的链环在拉伸过程中应力值相比链环含横向裂纹时的应力值分布较小;循环拉伸试件的应力均随着轴向与竖向裂纹尺寸的增加而减小,抗拉强度及延性呈降低趋势,试件裂纹尺寸越小,试件的塑性变形更充分。 展开更多
关键词 链传动 刮板输送机 裂纹扩展规律 有限元分析 循环拉伸材料 力学性能 应力循环特征 耗能能力
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重型刮板输送机动力建模与仿真 被引量:67
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作者 毛君 师建国 +1 位作者 张东升 魏晓华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期103-106,共4页
研究了矿用重型刮板输送机的实际工况和受力状态,在考虑链条的非线性、输送机中部槽的弹性和间隙、链轮与链条啮合特性等因素的基础上,建立了刮板输送机非线性、时变性、动力耦合的有限元模型;构造了输送机线路的形态函数,实现了计算机... 研究了矿用重型刮板输送机的实际工况和受力状态,在考虑链条的非线性、输送机中部槽的弹性和间隙、链轮与链条啮合特性等因素的基础上,建立了刮板输送机非线性、时变性、动力耦合的有限元模型;构造了输送机线路的形态函数,实现了计算机自动建模;通过实例对输送机启动、自由停机、异常载荷、卡链、链条节距差和链轮驱动多边形效应等工况下的动力学问题进行了数字仿真.结果表明:控制启动方式有利于降低输送机的动张力,启动前链条静张力的分布对启动特性影响较大,链条节距误差对头尾驱动链轮的功率分配有较大的影响,卡链位置对冲击载荷影响很大,链轮的齿数越少,多边形效应越明显. 展开更多
关键词 刮板输送机 动力建模 形态函数 数字仿真
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基于压电振动俘能的自供电刮板输送机张力检测系统 被引量:32
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作者 张强 王海舰 +2 位作者 毛君 张东升 袁智 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1335-1340,共6页
为实现对刮板输送机运行过程中链条张力的有效检测,克服供电模块需要定期拆卸更换的难题,提出了一种基于压电振动俘能自供电的刮板输送机张力检测系统。通过采集刮板运行过程中产生的振动能量实现电能的有效转换,保证张力检测装置和无... 为实现对刮板输送机运行过程中链条张力的有效检测,克服供电模块需要定期拆卸更换的难题,提出了一种基于压电振动俘能自供电的刮板输送机张力检测系统。通过采集刮板运行过程中产生的振动能量实现电能的有效转换,保证张力检测装置和无线信号发射装置长期有效工作。通过系统多个周期张力检测实验结果表明,检测系统自供电性能稳定;截取103 s的单周期进行分析,刮板经过链轮时的最大张力峰值为274.2 k N,通过计算两端部啮合点张力的差值得到下边链的运行阻力为12 k N,测试结果符合现场实际工况,表明系统具有较高的检测精度及可靠性。 展开更多
关键词 传感器应用 张力检测 压电 刮板输送机 振动 自供电
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刮板输送机调直方法与试验研究 被引量:34
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作者 王世博 何亚 +2 位作者 王世佳 张博渊 葛世荣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3044-3050,共7页
刮板输送机自动调直是自动化工作面保持直线度的重要前提,为了实现刮板输送机自动调直,结合综采工作面采煤工艺利用刮板输送机检测轨迹,建立了刮板输送机调直方法,实现了在综采工作面不停机情况下的刮板输送机连续调直。通过数值仿真和... 刮板输送机自动调直是自动化工作面保持直线度的重要前提,为了实现刮板输送机自动调直,结合综采工作面采煤工艺利用刮板输送机检测轨迹,建立了刮板输送机调直方法,实现了在综采工作面不停机情况下的刮板输送机连续调直。通过数值仿真和试验验证,发现所提出的刮板输送机调直方法可有效地减小刮板输送机的初始粗大直线度误差,并使刮板输送机的直线度误差稳定在一定范围内。刮板输送机直线度误差稳定范围由刮板输送机轨迹检测误差与液压支架的推移误差的偏差(δm,δl)决定。当检测误差与执行误差服从正态分布时,由于检测误差和推移误差在刮板输送机推溜点可以部分相互补偿,而使刮板输送机的直线度误差稳定在6(σm+σl)范围内。刮板输送机的稳态直线度误差只与本次调直过程有关,而与之前的调直过程无关,有效地避免了误差累积。 展开更多
关键词 刮板输送机 直线度误差 调直和
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刮板输送机刮板链故障在线监测系统的研发 被引量:15
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作者 汪爱明 吴景红 +2 位作者 孟国营 庞政铎 段鹏飞 《工矿自动化》 2010年第5期91-93,共3页
阐述了刮板输送机刮板链故障的检测原理,提出了一种刮板输送机刮板链故障在线监测系统的设计方案,给出了系统的结构,重点介绍了系统二次仪表的设计和地面监测软件的开发。该在线监测系统可对现场刮板链的断链、断刮板、堵转、跳链等故... 阐述了刮板输送机刮板链故障的检测原理,提出了一种刮板输送机刮板链故障在线监测系统的设计方案,给出了系统的结构,重点介绍了系统二次仪表的设计和地面监测软件的开发。该在线监测系统可对现场刮板链的断链、断刮板、堵转、跳链等故障进行实时监测,并可将监测结果及时上传至地面调度室,保障了生产的安全。 展开更多
关键词 矿井 刮板输送机 刮板链 故障信号 在线监测 二次仪表
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刮板输送机链传动系统接触动力学特性分析 被引量:16
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作者 毛君 董先瑞 +2 位作者 谢苗 白雅静 谢春雪 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期445-451,共7页
链传动系统是综采工作面刮板输送机最重要的系统.为了研究刮板输送机在运行过程中链传动系统的接触动力学特性,利用有限单元法分别建立平动链条模型、转动链条模型和链环与链轮啮合接触的模型,基于三维建模软件建立链条和链环与链轮啮... 链传动系统是综采工作面刮板输送机最重要的系统.为了研究刮板输送机在运行过程中链传动系统的接触动力学特性,利用有限单元法分别建立平动链条模型、转动链条模型和链环与链轮啮合接触的模型,基于三维建模软件建立链条和链环与链轮啮合的虚拟样机模型.利用非线性有限元软件LS-DYNA分析了启动过程中链环之间接触动力学特性和正常工作过程中链环链轮啮合接触动力学特性,得出了启动过程中链环之间加速度、应力变化规律和正常工作中链环与链轮啮合过程位移、速度、应力的变化规律,为链轮传动系统瞬态动力学和传动系统关键零部件优化设计提供关键设计参数. 展开更多
关键词 刮板输送机 链轮 链环 有限单元法 接触动力学
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