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数字孪生驱动的综采装备虚拟生产关键技术与系统 被引量:5
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作者 朱怀森 杜文勇 +2 位作者 李娟莉 陈思远 王鑫 《煤炭工程》 北大核心 2024年第1期156-161,共6页
为提升煤矿井下综采工作面智能化水平,研究了基于数字孪生和虚拟现实的综采装备虚拟生产关键技术,构建了数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统。该系统基于综采装备动态仿真技术和综采工作面离线仿真技术,以及基于数据驱动的虚实双向交... 为提升煤矿井下综采工作面智能化水平,研究了基于数字孪生和虚拟现实的综采装备虚拟生产关键技术,构建了数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统。该系统基于综采装备动态仿真技术和综采工作面离线仿真技术,以及基于数据驱动的虚实双向交互映射技术与虚拟监测技术,构建了综采工作面离线仿真系统和半实物仿真系统。将上述虚拟综采工作面离线仿真系统和综采工作面半实物仿真系统集成为数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统并进行了测试,结果表明:所构建的虚拟工作面离线仿真系统能够实现对物理工作面准确与可靠的孪生仿真,综采工作面半实物仿真系统能够使虚拟液压支架准确执行所下发的动作。综采装备虚拟生产关键技术与系统的应用有望为煤矿井下综采设备的智能监测与运行方式提供新思路,为煤矿井下提高生产效率、降低生产成本、降低事故风险等方面带来积极的影响。 展开更多
关键词 综采工作面 数字孪生 虚拟现实 半实物仿真 虚实映射
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综采装备三机配套概念设计系统 被引量:4
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作者 段琦 丁华 +1 位作者 王义亮 邓金涛 《工矿自动化》 北大核心 2018年第7期11-16,共6页
针对现有综采装备智能设计方法大多未考虑三机配套设计参数之间的复杂耦合关系,导致系统的适用性较差、设计知识孤立等问题,研究了基于知识推理的综采装备概念设计方法和综采装备三机配套原则,将实例推理、规则推理和模型推理的混合推... 针对现有综采装备智能设计方法大多未考虑三机配套设计参数之间的复杂耦合关系,导致系统的适用性较差、设计知识孤立等问题,研究了基于知识推理的综采装备概念设计方法和综采装备三机配套原则,将实例推理、规则推理和模型推理的混合推理机制应用于综采装备三机配套的概念设计中,建立了基于知识推理的综采装备三机配套概念设计推理模型,开发了基于知识推理的综采装备三机配套概念设计系统。该系统利用知识推理方法对用户输入的初始参数进行实例推理,并在实例库中检索相似实例,得到符合要求的设计方案;如没有相似实例,则进行模型推理完成三机配套参数设计,得到参数设计方案。应用实例表明,该系统设计结果准确、推理速度快,实现了综采装备的智能设计,缩短了产品设计周期。 展开更多
关键词 煤炭开采 采煤机 刮板输送机 液压支架 三机配套 知识推理 实例推理 模型推理 概念设计
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煤矿机械装备数字模型资源集成创新平台 被引量:4
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作者 渠雁晓 王学文 +1 位作者 李娟莉 杨兆建 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第5期240-243,共4页
通过建立基于Web的煤矿机械装备数字模型资源集成创新平台,充分展示煤矿机械装备的结构、设计、装配过程与运行场景,为煤矿机械装备企业,特别是中小企业提供资源共享和技术支持,以缩短设计周期,提高研发效率。详细阐述了平台的体系结构... 通过建立基于Web的煤矿机械装备数字模型资源集成创新平台,充分展示煤矿机械装备的结构、设计、装配过程与运行场景,为煤矿机械装备企业,特别是中小企业提供资源共享和技术支持,以缩短设计周期,提高研发效率。详细阐述了平台的体系结构、功能特征以及关键技术:通过UG、Pro/E、3ds Max建立数字模型,以Dreamweawer CS5、ASP.NET建立基本的网络站点,以SQL server2008为基础建立后台数据库,利用Web GL技术在网页中实现无插件3D模型展示,开发具有实用价值的煤矿机械装备数字模型资源集成创新平台。 展开更多
关键词 煤矿机械装备 资源共享 服务平台 WEBGL
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煤矿机械装备知识资源集成创新平台设计 被引量:1
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作者 何政 王学文 +1 位作者 李娟莉 谢嘉成 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第11期175-178,共4页
为降低煤矿机械装备企业研发成本,加强资源集成,缩短设计周期,提高研发效率,实现协同创新,搭建了基于Web的煤矿机械装备知识资源集成创新系统。着重描述了系统的体系结构和功能结构,详细论述了搭建系统的主要步骤和关键技术。系统包含F... 为降低煤矿机械装备企业研发成本,加强资源集成,缩短设计周期,提高研发效率,实现协同创新,搭建了基于Web的煤矿机械装备知识资源集成创新系统。着重描述了系统的体系结构和功能结构,详细论述了搭建系统的主要步骤和关键技术。系统包含FLV(视频)、PRT(三维模型)、DWT(设计图纸)、CAJ/PDF(文献)、DOC、PPT等6种格式的知识资源库,通过ASP.NET控件和j Query控件实现了6种资源在线学习与利用;建立了基于SQL server 2008的后台资源数据库,并使用ADO.NET技术对其进行管理和操作。系统可为中小企业提供资源共享和技术支持,为研发人员和应用工程师提供数据支持。 展开更多
关键词 煤机装备 知识资源 协同创新 系统设计
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综采工作面煤层装备联合虚拟仿真技术构想与实践 被引量:24
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作者 谢嘉成 王学文 +3 位作者 杨兆建 李娟莉 刘阳 葛星 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期162-168,共7页
当前综采工作面煤层和装备都是分开建模,缺少将两者的运行关系进行融合的方法和案例,导致构建的虚拟生产系统与实际情况偏差过大。利用虚拟现实软件Unity3D的物理仿真引擎,对虚拟装备之间和装备与虚拟煤层之间的相互作用关系进行编译,... 当前综采工作面煤层和装备都是分开建模,缺少将两者的运行关系进行融合的方法和案例,导致构建的虚拟生产系统与实际情况偏差过大。利用虚拟现实软件Unity3D的物理仿真引擎,对虚拟装备之间和装备与虚拟煤层之间的相互作用关系进行编译,获得关键的运行信息、特征和状态,目的是实现"煤层+装备"的联合虚拟仿真运行。基于逆向重构技术与Mesh网格碰撞体技术建立由虚拟固有煤层和虚拟实时更新煤层两部分组成的虚拟煤层仿真系统,对装备进行协同仿真,建立装备与煤层虚拟作用模型,研究与煤层底板直接进行作用的装备行为的仿真方法,包括刮板输送机虚拟铺设、液压支架群虚拟支撑和采煤机虚拟截割煤层顶底板。以井下地质探测数据点为基础按循环点和装备点逆向重构出固有煤层,根据采煤机实时前后滚筒截割轨迹对虚拟煤层数据信息进行更新,煤层实时信息也同时反向作用于装备运行,真实再现煤层环境下装备自适应推进过程。该方法将装备与煤层建立可靠的联系,为构建实时运行数据驱动的综采工作面生产系统虚拟镜像提供技术支撑。 展开更多
关键词 虚拟现实 综采装备 物理引擎 协同仿真 煤层建模
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数字孪生在控制课程虚拟仿真实验教学中的应用 被引量:16
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作者 梁广昱 庞新宇 +2 位作者 李硕杰 史博兆 刘登毓 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第3期175-183,共9页
针对控制类课程知识抽象、缺乏可视化展示等问题,该文基于数字孪生的理论基础,以LabVIEW程序为平台,结合SolidWorks和STM32单片机设计开发了应用于机械控制工程教学的虚拟实验室。利用LabVIEW作为主要程序平台完成计算模型与数据处理平... 针对控制类课程知识抽象、缺乏可视化展示等问题,该文基于数字孪生的理论基础,以LabVIEW程序为平台,结合SolidWorks和STM32单片机设计开发了应用于机械控制工程教学的虚拟实验室。利用LabVIEW作为主要程序平台完成计算模型与数据处理平台的搭建,运用SolidWorks完成数字模型的搭建,通过STM32单片机与串口协议进行数字模型与物理模型的数据通信,实现了教学、仿真以及数字孪生的有机结合,为创新型人才的培养和虚拟仿真实验室的建设提供了参考。 展开更多
关键词 数字孪生 控制工程 LABVIEW 虚拟实验室 单片机
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面向多人-多机复杂协作任务的煤矿XR智能运维系统 被引量:8
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作者 王学文 刘曙光 +3 位作者 王雪松 谢嘉成 刘京铨 王禧龙 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2124-2140,共17页
随着煤矿智能化的发展与煤矿机器人的研发应用,煤矿操作员与煤矿机器人之间的高效协作对于井下复杂任务起到至关重要的作用。为优化多工种煤矿操作员与多机器人协作的复杂运行关系,基于数字孪生理念与在XR领域的长期实践,开展面向多人-... 随着煤矿智能化的发展与煤矿机器人的研发应用,煤矿操作员与煤矿机器人之间的高效协作对于井下复杂任务起到至关重要的作用。为优化多工种煤矿操作员与多机器人协作的复杂运行关系,基于数字孪生理念与在XR领域的长期实践,开展面向多人-多机复杂协作任务的煤矿XR智能运维系统设计与关键技术研究。首先,针对复杂任务中2类煤矿操作员(包括集控操作员与就地操作员)与2类煤矿机器人(包括探测机器人与作业机器人)协作的典型场景,设计了系统总体架构,将系统划分为物理子系统、VR运维子系统与AR运维子系统3部分,并对各部分的内容、功能以及3部分之间的协同运行关系进行介绍;然后,对系统涉及的VR运维子系统构建、AR运维子系统构建以及通讯网络构建等关键技术进行剖析,对各关键技术对应的解决方案进行了探讨,并实现了2类煤矿操作员、2类煤矿机器人与VR/AR运维子系统的集成运行;最后,在实验室环境下模拟井下复杂环境搭建了试验场地,在试验场地中设定了任务点与具体任务,对系统的可行性与有效性进行测试验证。试验结果表明,煤矿XR智能运维系统能够在不同复杂任务对应的多人-多机协作情形中发挥作用。通过VR运维子系统与AR运维子系统的协同运行,可实现虚拟空间和物理空间的协同感知、决策与控制,能够在虚拟空间中对物理空间的复杂任务进行迭代、优化和验算,形成了人-人、人-机、机-机交互协作的智能运行模式。 展开更多
关键词 煤矿智能化 煤矿机器人 煤矿操作员 人机协作 XR智能运维 数字孪生
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刮板输送机缩比试验平台设计及孪生系统搭建
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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
9
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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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
10
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DEM-MBD耦合的中部槽磨损故障下动力学响应特征研究
11
作者 李博 李嘉浩 +5 位作者 宋成友 张建军 夏蕊 王学文 崔卫秀 倪强 《机电工程》 北大核心 2025年第6期1157-1169,共13页
针对刮板输送机中部槽故障频发等问题,对故障条件下煤散料及链传动系统的动力学响应特征进行了研究。首先,构建了基于刮板输送机法的离散元法-多体动力学(DEM-MBD)耦合模型,分别从有载侧运行阻力及刮板纵向加速度两方面验证了仿真模型... 针对刮板输送机中部槽故障频发等问题,对故障条件下煤散料及链传动系统的动力学响应特征进行了研究。首先,构建了基于刮板输送机法的离散元法-多体动力学(DEM-MBD)耦合模型,分别从有载侧运行阻力及刮板纵向加速度两方面验证了仿真模型的可靠性;其次,采用改变中部槽几何属性的方法,完成了中部槽磨损故障注入;然后,基于DEM-MBD耦合模型研究了煤颗粒在故障条件下的力学特性和运动特性;最后,基于DEM-MBD耦合模型,研究了刮板链条速度、链条张力、刮板振动特性和驱动链轮转矩等在故障条件下的动力学响应特征。研究结果表明:卡滞现象降低了刮板链的平稳性;中部槽磨损对链道外侧煤颗粒的速度波动影响最大,其次是在链道处,影响最小的是在链道内侧;磨损故障下,刮板链条的链速、链条张力及振动加速度的波动幅度显著高于正常工况。该研究结果可以为解决中部槽磨损故障频发问题提供理论依据。 展开更多
关键词 中部槽 链传动系统 磨损 离散元法 多体动力学 动力学响应
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高水基液压泵柔性缸-塞复合结构动力学特性及应力分布研究
12
作者 李润泽 魏文胜 廉自生 《机床与液压》 北大核心 2025年第8期127-133,共7页
针对煤矿综采装备的核心动力源——高水基液压泵,提出一种轴向可伸缩柔性缸-塞复合结构,柔性缸采用弹性橡胶硫化制成,用作高水基液压泵的可变容腔,同时实现油水分离功能。通过多温度下的单轴拉伸试验,采用Yeoh本构模型对橡胶基材的温度... 针对煤矿综采装备的核心动力源——高水基液压泵,提出一种轴向可伸缩柔性缸-塞复合结构,柔性缸采用弹性橡胶硫化制成,用作高水基液压泵的可变容腔,同时实现油水分离功能。通过多温度下的单轴拉伸试验,采用Yeoh本构模型对橡胶基材的温度依赖性应力-应变特性进行了表征。基于此,建立柔性缸-塞复合结构的运动学和动力学数学模型,并分析影响柔性缸内外双介质压力动态平衡的因素。最后,建立缸-塞复合结构的有限元模型,并利用Abaqus有限元仿真软件对柔性缸的应力分布特性进行研究。结果表明:柔性缸内外双介质的径向力动态平衡可以有效减小其在往复拉伸过程中的变形与应力集中现象,为柔性缸的结构设计和优化提供了理论基础。 展开更多
关键词 高水基液压泵 柔性缸-塞复合结构 本构模型 应力分布 动力学特性
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基于油-水双介质压差调控的高水基液压泵柔性缸流量特性研究
13
作者 李润泽 廉自生 魏文胜 《机电工程》 北大核心 2025年第5期894-902,共9页
传统矿用阀配流卧式柱塞泵多采用金属(或陶瓷)柱塞与盘根密封的柱塞副结构,存在摩擦阻力大、机械效率低、发热严重等问题。针对这一问题,提出了一种基于超弹性橡胶基材的轴向可伸缩的柔性缸结构。首先,以高水基液压泵柔性缸-塞复合结构... 传统矿用阀配流卧式柱塞泵多采用金属(或陶瓷)柱塞与盘根密封的柱塞副结构,存在摩擦阻力大、机械效率低、发热严重等问题。针对这一问题,提出了一种基于超弹性橡胶基材的轴向可伸缩的柔性缸结构。首先,以高水基液压泵柔性缸-塞复合结构为物理模型,建立了几何和材料双重非线性的柔性缸-塞复合结构有限元模型;然后,基于高水基液压泵的运动学和动力学特性,应用ABAQUS有限元软件分析了模型在不同温度、内外压力下的变形特性;最后,通过对变形壁面节点坐标的提取,分析了柔性缸内部容腔在不同影响因素下的体积变化规律。研究结果表明:柔性缸在进行内腔容积变化的同时,无需密封装置,即可保证外部润滑油与内腔高水基工作介质的分离;橡胶基材在往复循环拉伸过程中的形变成为影响柔性缸容积效率的关键因素,对柔性缸内外介质进行压差调控可以有效提升柔性缸的排量;吸液时,0.04 MPa的压差可以较好地防止柔性缸壁面向内凹陷,确保柔性缸吸液充分。该研究结果可以为形成高水基液压泵柔性缸-塞复合结构工作机理及优化设计方法提供理论基础。 展开更多
关键词 矿用阀配流卧式柱塞泵 柱塞副结构 轴向可伸缩的柔性缸结构 超弹性橡胶基材 柔性缸-塞复合结构 压差调控 形变特性 容积效率
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高水基大流量比例换向阀设计及动静态特性分析
14
作者 王雷雷 廉自生 +1 位作者 席文韬 张喆 《机床与液压》 北大核心 2025年第1期95-102,共8页
针对煤矿综采工作面液压支架智能化发展的需要,为提高液压支架动作的控制精度并减小工作过程的冲击载荷,提出一种采用双先导阀控制的新型高水基大流量比例换向阀。该阀由两个先导阀与主阀组成,两先导阀分别为二位三通常闭电磁先导阀与... 针对煤矿综采工作面液压支架智能化发展的需要,为提高液压支架动作的控制精度并减小工作过程的冲击载荷,提出一种采用双先导阀控制的新型高水基大流量比例换向阀。该阀由两个先导阀与主阀组成,两先导阀分别为二位三通常闭电磁先导阀与二位二通常开高速开关阀。建立换向阀数学模型,并由此建立主阀的MATLAB-Simulink仿真模型,分析反馈口宽度、阀芯受力面积等参数对主阀动静态特性的影响。同时,采用AMESim软件进行建模及仿真,并与Simulink仿真结果相互验证。结果表明:斜坡信号输入下,占空比与进液阀芯位移成近似比例关系,滞环指标约为12%;阶跃响应下,比例阀开启时间约37 ms,关闭时间约40 ms;不同占空比信号输入下,阀芯位移均能保持稳定。 展开更多
关键词 比例换向阀 流量反馈 仿真分析 动态特性
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边缘计算和数字孪生融合驱动的多机高效协同运行方法
15
作者 肖智杰 谢嘉成 +2 位作者 乔晓军 王学文 秦浪 《工程设计学报》 北大核心 2025年第5期579-589,共11页
机械装备由于智能化程度不够高,难以完成较为复杂的作业任务,并且装备间协同运行的机制尚不明确。由此,将边缘计算、数字孪生和多智能体技术相结合,提出了一种边缘计算和数字孪生融合驱动的多机高效协同运行方法。首先,构建了终端物理装... 机械装备由于智能化程度不够高,难以完成较为复杂的作业任务,并且装备间协同运行的机制尚不明确。由此,将边缘计算、数字孪生和多智能体技术相结合,提出了一种边缘计算和数字孪生融合驱动的多机高效协同运行方法。首先,构建了终端物理装备Agent和边缘孪生系统Agent,设计了一种适用于各类智能化机械装备的边端虚实共生系统;然后,提出了一种双层分布式协同运行机制,其既可在单一装备中独立运行,又可通过物理直接交互和虚实间接交互两种交互模式实现多机协同运行;最后,基于实验室现有装备,构建了探测机器人和作业机器人的边端虚实共生系统,并通过机器人协同作业实验,验证了边端虚实共生系统和双层分布式协同运行机制的有效性。所提出的方法既可以提高装备的感知、决策、控制能力,又为多机高效协同运行提供了有力支持。 展开更多
关键词 边缘计算 数字孪生 多智能体系统 多机协同
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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
16
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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基于3D打印技术的支架集成先导阀流道优化
17
作者 张喆 廉自生 +1 位作者 王雷雷 席文韬 《机床与液压》 北大核心 2025年第2期77-84,共8页
井下液压支架控制系统采用开关式电液换向阀进行升降柱、移架、推溜等操作,作业时易产生液压冲击、噪声等危害。针对此,采用支架集成比例控制阀实现液压油缸的精确位置控制及软启、软停功能,基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线对其主阀体... 井下液压支架控制系统采用开关式电液换向阀进行升降柱、移架、推溜等操作,作业时易产生液压冲击、噪声等危害。针对此,采用支架集成比例控制阀实现液压油缸的精确位置控制及软启、软停功能,基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线对其主阀体流道进行迭代设计优化,并采用选择性激光熔化技术(SLM)进行打印制造;采用具有负泊松比的蜂窝结构设计集成先导阀,结合黏接剂喷射(BJ)打印技术对其先导阀进行流道优化及整体轻量化设计,在提高功重比、成型效率的同时,可解决SLM制造成本昂贵、悬臂结构等问题。结果表明:集成先导阀部分质量减轻了82.3%,相比传统SLM打印工艺成本节约89.7%,管线压损降低了43.3%,负压区及最大流速减小,阀体流动性能显著提升。 展开更多
关键词 支架集成先导阀 黏接剂喷射(BJ)打印技术 流道优化 NURBS曲线 蜂窝结构
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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
18
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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基于融合卷积Transformer的液压支架故障诊断方法 被引量:1
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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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高阶振型振动实验装置研制与教学应用 被引量:2
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作者 庞新宇 江旺旺 任智军 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2019年第2期119-122,126,共5页
针对振动学相关课程中高阶振动实验装置偏少,学生对高阶振型和固有频率难以理解等问题,设计并制作了一种用于教学的高阶振型振动实验装置。该装置通过基于柔度法编写的Matlab程序、基于锤击法的自由振动实验以及以激振器作为激励振源的... 针对振动学相关课程中高阶振动实验装置偏少,学生对高阶振型和固有频率难以理解等问题,设计并制作了一种用于教学的高阶振型振动实验装置。该装置通过基于柔度法编写的Matlab程序、基于锤击法的自由振动实验以及以激振器作为激励振源的受迫振动实验,实现了对高阶振动的固有频率和振型的理论计算和实验测试,通过频闪仪可以直观地观察到各阶频率的振型。实验测得的各阶频率与相应的理论值的最大相对误差分别为6.88%、5.40%和2.01%。该装置已在教学中得到应用,并收到了良好的效果。 展开更多
关键词 振动装置 固有频率 实验教学 柔度矩阵
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