基于能耗最低的截割头结构参数模糊优化设计

以纵轴式部分断面掘进机的截割比能耗为目标函数,取截割头的直径、锥角、螺旋叶片升角等作为设计变量,给出了各参数的模糊约束条件,运用最优化水平截集法将掘进机截割头结构参数的模糊优化问题转化为非模糊优化问题,建立了基于能量消耗最低的截割头结构参数的非模糊优化的数学模型.利用该模型确定截割头的结构参数,可使截割头的结构参数设计更加合理,能进一步改善掘进机的截割性能,明显提高掘进机截割的经济效益.     

不完全概率信息掘进机截割头可靠性鲁棒设计

为提高掘进机的截割效率和运行可靠性,降低截割能耗、载荷波动率及截割产尘量,以纵轴式掘进机截齿个数、截线间距、截割转速、摆动速度以及周向分布角为设计变量,采用掘进机的截割比能耗、载荷波动率、截割单位产尘量最小为优化目标,将可靠性灵敏度融入不完全概率信息的截割头可靠性鲁棒设计中,利用随机摄动法和Edgeworth级数方法对掘进机截割头参数进行可靠性优化,采用混合粒子群算法进行模拟可靠性运算,研究结果表明:该方法解决了不完全概率信息的掘进机截割头鲁棒设计问题,在不降低掘进机截割效率和可靠性条件下,截割头的载荷波动率下降31.8%和比能耗降低4.0%,单位产尘量降低14.2%.     

纵轴式掘进机截齿排列的参数化设计

为了解决掘进机截割头截齿排列理论缺乏、难度大,设计水平低、截割性能差等问题,建立了截齿排列的参数化理论,讨论了包络面、等升角螺旋线、母线的连接、螺旋线上截齿的分布等问题。利用MATLAB GUIDE语言编制计算机程序,设计了"截割头形状设计"面板、"螺旋线设计"面板、"截齿分布"面板、对外接口等截齿排列参数化软件模块,并以实例介绍了纵轴式掘进机截割头截齿排列的参数化实现。结果表明,该方法丰富了截齿排列理论,使设计水平和工作效率明显提高。     

纵轴式掘进机截割头参数化设计研究

该文通过对纵轴式掘进机截割头参数化设计研究，提高纵轴式掘进机的截割头设计效率，完善掘进机截割头工作性能。     

基于灰色系统理论的掘进机截割头可靠性稳健设计

针对掘进机能耗和载荷波动问题,基于灰色系统理论,以目标系列之间的关联度作为目标函数,将多目标优化转化为单目标优化问题,对截割头运动中影响因子进行试验设计,利用有限元分析软件获得各个目标对应的响应值,得到各个因子各个水平对应的影响程度,从而获得因子的最佳参数.研究结果表明:将灰色理论应用到截割头的可靠性稳健设计中,使截割头的载荷波动和比能耗得到显著降低,有效提高掘进机的工作可靠性和能量利用率.     

掘进机截割头钻进工况载荷的计算机模拟

基于单个截齿的受力模型，对掘进机截割头钻进工况栽荷进行了计算机模拟，为截割头的结构设计和参数优化提供了理论依据。     

基于SolidWorks新型59把截齿截割头研究

掘进机的截割头作为关键部件,直接影响机器的整体性能。截齿分布、截齿数目等因素对截割效率、截齿的寿命及截割性能影响很大。采用SolidWorks建立截割头模型并使用仿真对新型59把截齿截割头的建模以及结构进行有限元分析研究,找出截割头的应力分布规律,并不断改进模型,使其在正常工作状态下所受的应力较小,且安全系数较大,满足材料的强度条件,能够适应工作要求。新型59把截齿截割头掘进机具有较强的实用价值,在开发应用方面具有一定的前景市场,可以有效节约设计成本和提高设计效率。     

关于纵轴式掘进机截割头外形设计的讨论

介绍了纵轴式掘进机截割头外形的设计要求以及重要的参数要求,联系实际的工作情况,对于截割头不同外形尺寸进行分析     

部分断面掘进机截割头的改进设计

针对在中硬煤岩工作面中掘进机截割头存在的一些问题,对截割头进行了改进设计,并对改进前后掘进机的截割性能和载荷特征作了分析比较.结果表明,改进后的截割头可明显改善机器的工作性能和效率.     

纵轴式掘进机钻进工况切屑图模拟研究

说明了纵轴式部分断面掘进重要工况机钻进状态的复杂性，在详细地分析了截割头钻进过程的基础上，通过编制计算机程序，利用模拟的方法，求得了反映截割头钻进性能的截齿切屑图，并分析了不同煤岩、不同钻进速度和不同截割头转速下的钻进性能，为正确地设计掘进机工作机构的结构和合理地选择机器的截割参数奠定了基础。     

基于遗传算法的掘进机外喷雾降尘效率最大的参数优化

 为了提高掘进机外喷雾降尘效率,降低煤矿掘进工作面生产时产生的大量粉尘,改善工作面工作环境及人体健康,提高掘进机截割头的使用寿命,抑制由于粉尘浓度达到一定程度后而发生粉尘爆炸情况造成的人身财产的重大损失;为了避免过多的雾滴落在截割机构上造成水的浪费,令喷雾截面圆与大端面圆近似相切,并保证喷雾覆盖区域相互重叠1/4、捕集区的喷雾截面积近似为环形、雾流形状在有效的作用区内为圆锥形以及喷雾捕集区的粉尘分布是均匀的,建立了掘进机外喷雾降尘效率的数学模型,选择喷雾压力、喷雾有效作用区的长度、喷雾扩散角度以及喷嘴的直径为设计参数,以掘进机外喷雾降尘效率最大为优化目标,建立了相应的约束条件,并且将优化模型进行了无约束化处理,采用遗传算法对影响掘进机外喷雾降尘效率的主要参数进行了优化。优化结果表明,喷雾压力增大了9.79%,喷雾作用区的长度降低了8%,雾化角度减小了11.15%,掘进机外喷雾的降尘效率增加了15.19%。该研究为工程实践提供了理论基础,为掘进机外喷雾系统结构参数的整体优化,使其整体功能达到最佳状态提供了依据,并且对于掘进机内喷雾系统的建模及优化方法提供了重要参考,具有一定的指导意义。     

横向截割头摆动截割时切屑图的模拟研究

利用切削图可分析和评价截割头的设计质量和掘进机的截割性能特点，通过建立数学模型，实现对切削图的模拟，利用计算机辅助设计，替代设计中的人工绘制。并结合实例对这种掘进机进行了模拟与分析，给出了横轴式掘进机截割头摆动截割时切屑图的模拟方法，为研究该型掘进机的截割性能提供了一种简捷、有效的方法。     

掘进机截割头齿座的机器人自动定位技术

为提高悬臂式掘进机截割头上截齿的定位精度,改进截割头制造质量,根据截齿在截割头表面的排列形式,分析齿尖的定位方法和截齿空间姿态的确定过程,提出并研制一种基于截割头设计方法的齿座定位专用机器人系统,介绍了将截齿定位设计坐标系转换为专用机器人制造坐标系的方法。通过控制串联式机器人手部关节的旋转与回转台的翻转,实现了截齿空间姿态设计参数与制造参数的统一;通过重力自定位原理,实现了齿座相对机器人手部的自动精确定位,有效降低了机器人调试过程的复杂性。此外,通过模拟机器人自动制造过程,分析了不同制造工艺路线对截割头齿座定位工作效率的影响。研究结果表明,采用机器人自动定位技术能有效提高截割头齿座定位精度,合理的制造工艺路线能有效提高截割头制造效率。     

掘进机纵向截割头的运动学分析及简化计算

针对掘进机纵向截割头的不同工作状态，讨论了运动的简化问题，揭示了截割头各工况时的运动过程及速度变化规律，找出了各种情况下磨损最快的截齿在截割头上所处的位置。这对规划截割头的最佳截割路线、提高截割效率和掘进速度，都具有十分重要的意义。     

轻量化掘进机截割臂工作性能的离散元分析

针对纵轴式掘进机截割臂惯性大、结构稳定性差、姿态调节有限等问题,运用机器人拓扑结构分析设计出4RPU+R一平移三转动轻量化截割臂。针对截割臂遮护板遮护面积不足、缺乏保护等问题,运用TRIZ发明创造原理设计伸缩式遮护板。利用离散元数值模拟方法分析该机构对煤岩断面成形质量的影响,结果表明：矩形断面掘进成形率可达77.96 %,该一平移三转动轻量化截割臂用于矩形煤岩断面成形的效果较好,验证了机构设计的合理性,为掘进机截割部件轻量化设计提供参考,并对掘进设备的优化和支护环境的改善提出展望。     

基于一维卷积神经网络的掘进机截割部磁场辅助定位技术

为了解决悬臂式掘进机当截割部被机身遮挡或粉尘比较严重时引发的视觉定位失效问题，以磁场强度分量和双目立体视觉技术获取的位姿数据作为训练数据，获得网络参数，提出一种基于一维卷积神经网络（1D-CNN）的辅助定位方法。结果表明，1D-CNN对截割部轨迹预测较好，空间角度俯仰角、偏航角的预测精度达到99%以上，总体精度满足悬臂式掘进机位姿的测量要求。所提方法可以有效预测掘进机截割部的空间位姿信息，与BP全连接神经网络相比，具有能自动提取特征、避免过拟合的优点，为掘进机截割部定位提出了新思路。     

掘进机截割头平均负荷的模拟

本文给出了掘进机截割头平均负荷的数学模型,并且利用该数学模型对截割头平均负荷进行了模拟,最后结合一个实例,对截割头的载荷特性进行了分析。     

悬臂式掘进机断面轮廓监控系统

为了有效控制掘进机截割断面的准确性,建立了截割机构工作参数和巷道断面尺寸关系的数学模型,推导了悬臂转角、液压缸行程及截割头空间坐标的位置关系,并以8051f系列单片机为核心.开发了悬臂式掘进机断面轮廓的监控系统.该系统能够根据传感器采集的实时数据,精确控制悬臂的摆动行程,及时准确地计算截割头的位置和断面截割情况,实现了巷道断面截割的自动控制.