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矿山煤岩破碎方法研究进展及展望 被引量：25
1
作者 刘送永 李洪盛 +3 位作者 江红祥 张强 崔玉明 刘晓辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期1047-1069,共23页
针对采掘装备在煤巷、岩巷工作中截割机构磨损严重、作业效率低等问题,开展了矿山煤岩破碎方法的分析、总结和探索研究。根据煤岩普氏系数将煤岩类型分为煤、半煤岩、硬岩及高硬岩,并针对目前采掘装备在煤巷和半煤岩巷中存在的问题,阐... 针对采掘装备在煤巷、岩巷工作中截割机构磨损严重、作业效率低等问题,开展了矿山煤岩破碎方法的分析、总结和探索研究。根据煤岩普氏系数将煤岩类型分为煤、半煤岩、硬岩及高硬岩,并针对目前采掘装备在煤巷和半煤岩巷中存在的问题,阐述目前铣削破岩、冲击破岩、滚压破岩及滚拉破岩等机械破岩技术与纯水射流、脉冲射流、空化射流及磨料射流等水射流破岩技术的工作原理及前沿研究现状。首先,针对煤炭开采中因夹矸、硬包裹体煤层硬度大导致采煤机截割机构磨损严重、机械化开采效率低的问题,进行了截齿破碎煤岩机理及性能、截齿磨损机理、滚筒结构创新设计等方面的阐述,指出目前煤层及夹矸煤层应突破煤岩破碎与高效截割机构设计等新技术,以解决煤层安全高效开采的难题;针对半煤岩巷进行了截齿与煤岩互作用力学模型、截齿自旋转减磨截割机理、截割机构截齿布置理论及最优化设计方法等方面的概述,结合半煤岩巷作业效率低、机械刀具磨损严重等问题,从理论、数值模拟和实验等方面分析了各种水射流冲击破岩方法工作原理及研究现状,并指出为提高复杂多变地质条件下半煤岩巷掘进装备的掘进效率,应根据截割工况设计截割机构刀具排列方式,并采用自适应技术规划掘进工作参数、掘进工艺,提高掘进装备系统可靠性、智能化及综掘工艺水平以实现半煤岩巷快速掘进;针对硬岩巷从理论、实验和数值模拟方面进行了滚刀/圆盘刀破岩机理、破岩性能、刀盘设计准则等方面的综述,进行了水射流辅助截齿/钻孔/滚刀/圆盘刀破岩及涨裂辅助破岩技术的总结,提出了液力或者机械涨裂辅助破岩是目前应对硬岩有效的方法,充分利用岩石抗压不抗拉特点实现硬岩的高效经济破碎,结合智能化算法实现钻孔与涨裂的协同作业,实现硬岩巷道的高效掘进。最后,分析了现有破岩技术的优势、劣势及其局限性,并指出了我国矿山硬岩截割技术的未来发展趋势,煤矿机械、非煤矿业机械、盾构机械破岩技术相互融合,机械与非机械多场耦合破岩技术及矿山装备智能化是实现矿山复杂地质条件下煤岩高效破碎的发展方向。 展开更多
关键词 煤岩破碎 半煤岩巷掘进 硬岩巷掘进 机械破岩 水射流辅助破岩 涨裂辅助破岩
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基于听觉特征融合的煤矸识别方法研究 被引量：4
2
作者 杨政 王世博 +4 位作者 饶柱石 杨善国 杨建华 刘送永 刘后广 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期136-144,共9页
针对强噪声背景下综放开采过程中垮落煤矸难以识别问题,提出了一种融合低级听觉特征Mel频谱和高级听觉特征听觉神经递质发放率的煤矸识别方法。首先,根据煤矸垮落冲击液压支架尾梁声音信号频谱特点,基于听觉神经滤波器组模型构建了适用... 针对强噪声背景下综放开采过程中垮落煤矸难以识别问题,提出了一种融合低级听觉特征Mel频谱和高级听觉特征听觉神经递质发放率的煤矸识别方法。首先,根据煤矸垮落冲击液压支架尾梁声音信号频谱特点,基于听觉神经滤波器组模型构建了适用于煤矸识别任务的听觉模型;然后,利用听觉模型对煤矸垮落声音信号进行分析,获得听觉神经递质发放率;再次,将听觉神经递质发放率与通过Mel频谱提取的峰值特征进行融合,得到煤矸声音听觉感知图;最后,基于所构建的听觉感知图,利用ConvNeXt模型进行煤矸识别。试验结果表明,采用融合听觉特征的煤矸识别方法在不同信噪比下均具有较高的识别准确率;其优越性在背景噪声较大的工况下(信噪比为-5 dB)尤为明显,准确率仍能达到91.52%,显著优于以低级听觉特征和频谱图作为识别特征和利用时频域特征结合机器学习的煤矸识别方法,验证了融合听觉特征的煤矸识别方法对噪声具有优越的鲁棒性。 展开更多
关键词 放顶煤 煤矸识别 听觉模型 听觉神经递质 特征融合 卷积神经网络
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周向超前割缝辅助碟形滚刀楔裂破岩性能 被引量：1
3
作者 江红祥 张晓迪 +3 位作者 高魁东 王欧国 宋申 李洪盛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1689-1703,共15页
碟盘滚刀基于底切破岩模式而具有较好的硬岩破碎性能,为进一步提高煤矿井下硬岩巷道机械化掘进效率,以碟盘滚刀为对象,探究了周向超前割缝预裂岩石辅助碟盘滚刀楔裂破岩性能。通过碟形滚刀楔裂破岩实验,明确了碟形滚刀楔裂破岩机理,揭... 碟盘滚刀基于底切破岩模式而具有较好的硬岩破碎性能,为进一步提高煤矿井下硬岩巷道机械化掘进效率,以碟盘滚刀为对象,探究了周向超前割缝预裂岩石辅助碟盘滚刀楔裂破岩性能。通过碟形滚刀楔裂破岩实验,明确了碟形滚刀楔裂破岩机理,揭示了周向超前割缝对岩石断裂特性的影响机制,并以滚刀载荷、岩石破碎体积和破岩比能耗为指标综合评价了切削参数和割缝参数对滚刀破岩性能的影响,采用正交试验得到了各因素对破岩性能的影响显著性及滚刀最优破岩性能时对应的参数匹配关系。结果表明:根据滚刀载荷波动和岩石断裂造成的声发射振铃变化特征可将碟形滚刀楔裂破岩过程划分为3个阶段,即压密阶段、应力积聚阶段和崩落阶段;相同切削厚度条件下,与无割缝条件相比,割缝深度和割缝宽度分别为16 mm和3 mm时碟形滚刀破岩载荷和滚刀应力分别降低40%和20%。基于三因素四水平正交试验得到的破岩性能最优条件下切削厚度、割缝深度和割缝宽度的匹配关系为30、16和3 mm,其中切削厚度对碟形滚刀破岩性能的影响最为显著,割缝深度次之,割缝宽度的影响程度最小。滚刀破岩载荷和岩石破碎体积均与切削厚度呈正相关关系,破岩比能随着切削厚度的增加先减小后增大,在30 mm切削厚度下得到最小值;各指标随着割缝深度的增加均呈现出先减小后增大的变化规律,最佳割缝深度为16 mm;当割缝宽度超过3 mm时,各指标受缝宽的影响不显著。周向超前割缝预裂岩石对提高碟形滚刀楔裂破岩性能具有较好提升效果,同时益于改善碟形滚刀受载条件、延长刀具服役寿命,进而为碟形滚刀掘进装备的设计提供一定的指导和参考。 展开更多
关键词 碟形滚刀 超前割缝 底切破岩 破岩机理 破岩性能
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井下混合动力无轨胶轮车驱动系统模糊逻辑控制策略研究 被引量：7
4
作者 鲍久圣 何小路 +2 位作者 葛世荣 彭振 陈超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S01期320-329,共10页
目前,煤矿井下无轨胶轮车以防爆柴油机或蓄电池作为动力来源,存在着诸多技术不足和现实问题,例如,防爆柴油机驱动系统尾气污染严重、油耗高、工作效率低,防爆蓄电池驱动系统动力不足、续航能力较差等。混合动力是一种在乘用车领域已发... 目前,煤矿井下无轨胶轮车以防爆柴油机或蓄电池作为动力来源,存在着诸多技术不足和现实问题,例如,防爆柴油机驱动系统尾气污染严重、油耗高、工作效率低,防爆蓄电池驱动系统动力不足、续航能力较差等。混合动力是一种在乘用车领域已发展较为成熟的环保节能驱动技术,若能将其应用于井下无轨胶轮车,将能较好地解决这些问题。但是,目前对矿用车辆混合动力技术的研究整体尚处于起步阶段,尤其缺乏对井下混合动力驱动系统控制策略方面的专门研究。本文以无轨胶轮车混合动力驱动系统为研究对象,在充分考虑行驶工况、动力源工作特性和使用环境等因素的基础上,设计了一种适用于井下混合动力无轨胶轮车驱动系统的模糊逻辑控制策略;基于课题组前期已建立的井下无轨胶轮车CYC_JX循环工况,利用经过二次开发的ADVISOR软件构建Simulink仿真模块,对本文设计的模糊逻辑控制策略和目前广泛使用的电辅助控制策略进行了仿真与对比分析;进一步,基于LabVIEW软件设计测控系统,利用井下混合动力无轨胶轮车试验平台开展台架试验,对仿真结果进行了验证。结果表明,与电辅助控制策略相比,模糊逻辑控制策略下的防爆柴油机和电动机的大部分工作点效率较高,整车百公里燃油消耗降低了11.18%,尾气排放中HC含量值降低了20.83%,CO含量值降低了1.82%;仿真与试验结果的输出车速、防爆柴油机和电动机实际输出转矩、蓄电池SOC变化趋势相同,燃油经济性和尾气排放值的变化均处于理想范围内,验证了所设计控制策略的合理性;基于模糊逻辑控制策略的混合动力无轨胶轮车驱动系统能较好地依据工况信息、驾驶意图协调防爆柴油机和电动机之间的能量流动,其燃油经济性、动力性和尾气排放特性均优于电辅助控制策略。但是,本文设计的模糊逻辑控制策略还缺少对电动机工作效率的综合考虑,未来可以将其作为一个约束目标,进一步对模糊逻辑控制策略进行优化。 展开更多
关键词 无轨胶轮车 混合动力 模糊逻辑 控制策略 测控系统
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导磁制动副摩擦磁化行为及机理研究 被引量：2
5
作者 鲍久圣 刘阳 +3 位作者 葛世荣 徐浩 阴妍 刘同冈 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期1-9,共9页
利用盘式制动器模拟制动试验台,研究了由磁性有机摩擦片与HT250制动盘构造的导磁制动副在制动过程中的摩擦诱导磁化行为,探讨了制动初速度和制动压力对摩擦磁化的影响规律及作用机理.结果表明:制动初速度增大将会导致摩擦面温度升高,致... 利用盘式制动器模拟制动试验台,研究了由磁性有机摩擦片与HT250制动盘构造的导磁制动副在制动过程中的摩擦诱导磁化行为,探讨了制动初速度和制动压力对摩擦磁化的影响规律及作用机理.结果表明:制动初速度增大将会导致摩擦面温度升高,致使热退磁效应出现,进而使导磁制动副摩擦磁化感应强度减小,这是削弱摩擦磁化的主要因素;随着制动压力的增大,摩擦面温度略微增加但变化不大,但摩擦表面的摩擦磨损程度逐渐加剧,铁镍元素总含量明显上升,导致导磁制动副摩擦磁化磁感应强度增大,从而摩擦磁化获得增强.研究结果不仅可以为磁控摩擦制动技术的发展提供理论支撑,也可为其他宏观机械和微纳系统界面摩擦磁化研究提供有益理论参考. 展开更多
关键词 导磁制动副 摩擦磁化 制动初速度 制动压力 摩擦磨损
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带式输送机承载托辊旋转阻力特性试验研究 被引量：16
6
作者 谢厚抗 鲍久圣 +2 位作者 葛世荣 阴妍 徐浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期731-736,共6页
承载托辊是带式输送机的重要组成部分,带式输送机中承载托辊的性能高低关乎整个运输过程的效率和成本,而评价承载托辊性能优劣的重要指标之一是旋转阻力。现有研究尚未明确承载托辊旋转阻力影响因素的作用规律。利用自制承载托辊旋转阻... 承载托辊是带式输送机的重要组成部分,带式输送机中承载托辊的性能高低关乎整个运输过程的效率和成本,而评价承载托辊性能优劣的重要指标之一是旋转阻力。现有研究尚未明确承载托辊旋转阻力影响因素的作用规律。利用自制承载托辊旋转阻力试验台开展托辊旋转阻力试验,该试验台符合国家标准《带式输送机(GB/T 10595—2009)》相关技术要求,且测量原理简单可靠;通过待测承载托辊轴两端安装的静态扭矩传感器,测出的扭矩为承载托辊旋转阻力引起的扭矩,按照后续的公式计算可求出承载托辊的旋转阻力。调研分析各因素对承载托辊旋转阻力的影响程度,制定正交试验方案,确定载荷和带式输送机带速是对承载托辊旋转阻力影响较大的两个因素,设计单一变量的定载荷和定带速试验,对载荷和带速两个因素分别进行试验分析。试验结果表明,在带速一定的条件下,承载托辊的旋转阻力随着载荷的增大逐渐增大,但并未表现出明显的线性关系;在载荷一定的条件下,承载托辊的旋转阻力随带速的增加逐渐增大,但变化率逐渐减小。基于试验结果数据,对承载托辊旋转阻力进行拟合,给出了采用6204轴承的φ89 mm承载托辊在不同带速及载荷下的旋转阻力经验计算公式。本文可为带式输送机承载托辊的设计、使用及性能判别提供理论借鉴和试验依据。由于试验条件和时间限制,后续研究工作将围绕试验台改造升级与更高带速测试分析展开。 展开更多
关键词 带式输送机 承载托辊 旋转阻力特性 经验公式拟合
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盘式制动器摩擦噪声特性的试验分析 被引量：13
7
作者 董慧丽 鲍久圣 +3 位作者 阴妍 郭超勋 黄山 赵少迪 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期175-184,共10页
盘式制动器制动时产生的摩擦噪声不仅影响车辆的驾乘舒适性,还会带来严重的环境噪声污染.摩擦噪声具有瞬时性与不确定性的特点,至今尚未形成对制动器摩擦噪声机理的统一论断.基于盘式制动器声振试验台,研究了摩擦系数、摩擦力波动系数... 盘式制动器制动时产生的摩擦噪声不仅影响车辆的驾乘舒适性,还会带来严重的环境噪声污染.摩擦噪声具有瞬时性与不确定性的特点,至今尚未形成对制动器摩擦噪声机理的统一论断.基于盘式制动器声振试验台,研究了摩擦系数、摩擦力波动系数和等效A声级三个参数在不同制动压力和制动初速度下的变化规律,结合对摩擦片微观特性的试验分析,从摩擦学角度揭示了盘式制动器摩擦噪声的发生规律及机理.结果表明:摩擦噪声随制动初速度的增大而减小,随制动压力的增加而先增大后减小;制动摩擦噪声由于摩擦系统不稳定而产生,其产生原因是因为摩擦副表面的沟壑与黏着引起,沟壑与黏着程度与噪声的声压与频率呈正相关关系.研究结果对于解释制动器摩擦噪声发生机理、控制制动器噪声污染具有重要理论意义和实际价值. 展开更多
关键词 盘式制动器 摩擦噪声 摩擦系数 等效A声级 摩擦波动系数
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超声滚压对高速激光熔覆GH5188高温合金涂层组织和力学性能的影响 被引量：5
8
作者 纪皓文 郝敬宾 +3 位作者 牛庆伟 刘昊 杨海峰 刘新华 《精密成形工程》 北大核心 2023年第1期146-155,共10页
目的为了提高GH5188高速激光熔覆涂层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能,采用超声滚压(UR)技术在GH5188涂层表面制备纳米晶层。方法利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、维氏硬度计、高温摩擦磨损试验机和电化学工... 目的为了提高GH5188高速激光熔覆涂层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能,采用超声滚压(UR)技术在GH5188涂层表面制备纳米晶层。方法利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、维氏硬度计、高温摩擦磨损试验机和电化学工作站研究超声滚压作用下GH5188涂层的微观形貌、相组成、显微硬度、高温摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。结果超声滚压后,GH5188涂层表面达到镜面效果,与未滚压相比,粗糙度下降58%;制备出厚度为18μm的纳米晶层;与H13基体相比,未滚压的涂层表面显微硬度提高21%,超声滚压后的涂层表面显微硬度提高70%;与H13基体相比,未滚压的涂层耐磨性提高69%,超声滚压后的涂层耐磨性提高81%;电化学测试结果表明,与H13基体相比,未滚压的涂层耐腐蚀性提高12%,超声滚压后的涂层耐腐蚀性提高17%。结论超声滚压后的涂层表层组织位错密度和晶界增加,获得了纳米晶层,有效改善了GH5188涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性等力学性能。 展开更多
关键词 高速激光熔覆 超声滚压 高温合金涂层 表面强韧化 纳米晶层
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自振脉冲射流预制裂隙对机械刀具破岩过程温度影响特性 被引量：19
9
作者 李洪盛 刘送永 郭楚文 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2136-2145,共10页
针对硬岩巷道掘进过程中机械刀具磨损加剧问题,利用高压水射流破岩系统以及机械刀具截割破岩试验系统,建立评价自激振荡脉冲射流预制裂隙情况下机械刀具破岩性能参数指标,研究了不同自激振荡喷嘴结构参数(振荡腔腔长、截面锥角)以及工... 针对硬岩巷道掘进过程中机械刀具磨损加剧问题,利用高压水射流破岩系统以及机械刀具截割破岩试验系统,建立评价自激振荡脉冲射流预制裂隙情况下机械刀具破岩性能参数指标,研究了不同自激振荡喷嘴结构参数(振荡腔腔长、截面锥角)以及工作参数(系统压力、横移速度)对机械刀具降载减磨特性的影响规律,分析了自激振荡脉冲射流预制裂缝对机械刀具破岩过程中截割载荷与刀具温度的影响特性,试验结果表明,截割载荷与刀具温度均随射流系统压力的增加而降低,随振荡腔腔长与截面锥角的增加呈先升后降的变化趋势,随横移速度的增大而逐渐增大。相对于无预制裂隙情况下的截割载荷,当系统压力处于30,40,50以及60 MPa时,机械刀具截割载荷减小率分别为15.12%,20.84%,27.01%以及29.24%。当截面锥角分别为90°,120°,140°,160°及180°时,截割载荷受力变化率分别降低了22.87%,27.27%,31.13%,33.82%及29.78%。对于横移速度分别为4,6,8,9及10 m/min的截割载荷变化率分别降低了43.6%,35.3%,32.9%,31.1%及30.7%。当射流系统压力、振荡腔腔长、截面锥角及横移速度分别取50 MPa,65-75 mm,140°-160°,6-8 m/min时,自激振荡脉冲射流预制裂隙情况下的机械刀具破岩性能较好。 展开更多
关键词 脉冲射流 机械刀具 预制裂缝 截割载荷 刀具温度
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