中文翻譯--掘進機自動切割控制組

1、<p><b>　　中文翻譯</b></p><p><b>　　中文2460字</b></p><p>　　出處：2010 International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation</p><p>　　掘進機自動切割

2、控制組  作者:佟敏鳴，康棟梁，劉鵬 中國礦業(yè)大學(xué)，信電學(xué)院 中國江蘇徐州，221008 jctmm@126.com，dongliangkang@163.com</p><p>　　摘要：為了控制掘進機自動切割條，我們建立了偏轉(zhuǎn)角的懸臂、延長液壓缸和切割頭位置的功能關(guān)系。掘進機切割前，通過切削范圍設(shè)置空間坐標(biāo)，以及切割頭參考位置的設(shè)立而控制切割。然后我們由懸臂偏轉(zhuǎn)的角度和

3、推移液壓缸控制切割頭削減。微控制器的計算空間為割頭的位置由偏轉(zhuǎn)參數(shù)角的懸臂和液壓缸的延伸決定，那么，我們完成了巷道斷面切割自動調(diào)整控制的控制參數(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：掘進機，全自動控制，切割</p><p>　　引言 礦山開挖面是一個極其危險的地方，在那里災(zāi)難可能突然頻繁的發(fā)生，如氣突，突水和地面的壓力。因此，為了確保礦工的生命，研究掘進機的自動化控制是非常重要的。這一

4、立場的前提下，荷蘭國際集團的自動掘進機系統(tǒng)已經(jīng)解決，只通過計算準(zhǔn)確的切割位置和限制掘進機在部分巷道的懸臂的切割位移，我們可以控制該掘進機的活動范圍，使之有效地削減了需要削減的部分及避免超挖或欠挖[1]。</p><p>　　二、控制斷面形成原理</p><p>　　掘進機控制形成的部分反映，只是為了了解如何控制懸臂來驅(qū)動切割頭，此舉同時運行（切割頭本身旋轉(zhuǎn)推移同一時間內(nèi)進行），以切出所需的

5、形狀[2]，如圖1所示。圖2是三維動態(tài)模擬自動成型切割半圓拱形巷道。</p><p>　　三、分析懸臂掘進機運動</p><p>　　掘進機懸臂的升降運動就是完成同步液壓升降，就是使掘進機懸臂式上鉸鏈框架和氣瓶與機身的中心線分別對稱排列。解除液壓缸的變化，掛擺會在懸臂垂直平面的左右接點內(nèi)，當(dāng)升降液壓缸的延長時，懸臂沿著巷道向上擺動，當(dāng)升降液壓缸縮短時，懸臂沿巷道向下擺動，使它容易完成改變高

6、度以上的切割[3]。</p><p>　　它使懸臂式掘進機水平的旋轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)實現(xiàn)了水平運動。如圖3所示。當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺水平旋轉(zhuǎn)，安裝在框架上的懸臂將推動做水平旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤的動力是一對液壓缸在兩端對稱分布， 其中鉸鏈上的橫向和回轉(zhuǎn)工作臺機身分別[4]。工作時，液壓氣缸一方延長，而另外一方縮短，如果有必要改變懸臂的水平旋轉(zhuǎn)方向，那么，我們可以只是改變兩個對稱的液壓氣缸活塞桿擺動的運動方向。由液壓系統(tǒng)，液壓缸和臥式旋轉(zhuǎn)式

7、液壓缸連接，不僅可以獨立使用，但也復(fù)合利用。</p><p>　　截割頭的中心位置得到了一個一一對應(yīng)的投影，懸臂上下擺角和水平擺角是由移動路線和旋轉(zhuǎn)升降液壓氣缸確定的[5]。必須使用能夠自己控制的氣缸移動路線。我們可以控制巷道部分切割頭的位置，從而減少了巷道預(yù)設(shè)的一段形狀和大小。</p><p>　　A：數(shù)學(xué)模型的運行機制</p><p>　　切割過程通常有三種模式

8、：垂直鉆井，水平垂直擺動切割和垂直擺動切割。當(dāng)掘進機的切割部分為提升運動時，懸臂將同時完成由旋轉(zhuǎn)表實現(xiàn)對液壓缸的升降和水平擺動。根據(jù)形狀和高度，寬度的截面尺寸，我們可以通過一定的程序控制旋轉(zhuǎn)擺角的不同位置，使切割往復(fù)循環(huán)。因此，也必須盡力運用掘進機擺動運動學(xué)分析機制[6]。</p><p>　　分析懸臂式垂直旋轉(zhuǎn) 圖4是懸臂垂直振蕩的簡化模型。在圖中，A是液壓缸和框架的鉸鏈點， B是懸臂升降液壓缸的鉸鏈點

9、，當(dāng)后者在水平位置，是懸臂的垂直旋轉(zhuǎn)中心。是平面旋轉(zhuǎn)表的平面交叉口與中央軸線的交點。是懸臂切割頭中心截面在巷道水平位置時的投影。是截割頭上下擺動時液壓缸延長長度AB在巷道部分AB段的投影。</p><p><b>　　套裝：懸臂長度 </b></p><p>　　懸臂在水平位置，AB=L，懸臂軸之間的垂直距離是m。當(dāng)在懸臂坐標(biāo)（X，Z）內(nèi)時，則∠=α，從B移動到B&#

10、39;時，液壓氣缸伸長量為L。在ΔA B'內(nèi)，可以得出結(jié)論懸臂垂直振蕩由余弦定理如下：</p><p>　　分析懸臂臥式旋轉(zhuǎn) 懸臂的橫向擺動是通過一對水平對稱的液壓缸推動轉(zhuǎn)盤。工作時，延長液壓氣缸一邊，而另外一邊相應(yīng)縮短。驅(qū)動旋轉(zhuǎn)表，懸臂圍繞橫向擺動中心擺動。圖5是懸臂臥式旋轉(zhuǎn)簡化模型。設(shè)置回轉(zhuǎn)液壓缸脹L，如圖5所示。 </p><p><b>　　'&

11、#39;</b></p><p>　　圖中的O位于時，它為截割頭的投影（設(shè)置垂直傾斜角度為α），當(dāng)表面的橫向旋轉(zhuǎn)角β，正如圖4所示。、為掘進機液壓缸和框架上的兩個旋轉(zhuǎn)鉸鏈點，、為兩個液壓缸的鉸鏈和橫向分回轉(zhuǎn)工作臺上的鉸鏈點，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)缸角β時，是工作液壓鉸鏈點，回轉(zhuǎn)液壓缸的擴展由變?yōu)闀r，伸長量為L。 套裝：表中的旋轉(zhuǎn)半徑為r，==n</p><p>　　在Δ，由余弦定理我們

12、可以得出一個結(jié)論： </p><p>　　四、掘進機截割控制A、切削成形控制技術(shù) 當(dāng)掘進機開始切割，首先，它伸展液壓缸或驅(qū)動履帶行走機構(gòu)使切割頭按一定深度切入煤壁，。然后，通過橫向和垂直旋轉(zhuǎn)切割頭，開采成預(yù)設(shè)形狀的巷道，如圖6所示。</p><p>　　巷道部分的形狀主要包括削減梯形，矩形和拱形。作業(yè)時，因為巷道的大小和形狀不同，以及儲煤情況的不同，因而切割技

13、術(shù)不同 [7]。正確的切割順序是：對于相對統(tǒng)一的中等硬度煤層，使用自下而上的切削過程順序。巖壁軟則采用半煤巖路線，由煤側(cè)進入半煤巖。采取中心鉆，軟煤壁周圍的節(jié)理分層和聯(lián)合;采取硬煤自上而下的過程。擺脫限制性切割過程中，統(tǒng)一是指用于控制巷道大小限制部分，以簡化程序，減少工作量[8-9]。1)切底 當(dāng)液壓缸垂直切割時，我們可以通過截割頭的變位改變運動方向，并開始改變，如圖7所示。</p><p><b

14、>　　2)巷道成形組</b></p><p>　　要確定切割頭B，從O點開始沿S形序列移動的軌跡為A -B -C - D - E - F- G如圖8所示。通過選擇不同的變化改變截割頭的切削方向， 并啟動開關(guān)（得到不同的輔助電力）。液壓缸橫向和縱向擺動是在巷道內(nèi)交錯切割[10]。</p><p><b>　　3)煤壁周圍有刷</b></p>

15、<p>　　巷道成型控制程序按巷道刷幫的要求直接自動執(zhí)行。首先，確定切割頭的初始位置，然后左右完成橫截面為圓形的切割，如圖9所示。根據(jù)規(guī)定，最后停在巷道刷幫的初始位置，當(dāng)巷道刷幫完成后，可自動啟動報警。因此，整個巷道斷面自動切割完成。</p><p><b>　　B、掘進機控制過程</b></p><p>　　掘進機自動切割控制過程如圖10所示，控制過程

16、主要包括：設(shè)置初始值，切削識別參數(shù)和判斷隧道坐標(biāo)，然后成形和巷道拓寬按底部切割進行切割，隨時監(jiān)控切割頭邊界的位置，以避免超挖或欠挖并最終完成整個巷道部分。然后將掘進機向前推移并重復(fù)整個切割過程繼續(xù)挖掘。</p><p><b>　　五，結(jié)論</b></p><p>　　掘進機有兩種工作操作，掘進機懸臂的切割運動依賴于垂直和水平面上來回擺動。我們可以根據(jù)截面形狀、高度和

17、寬度和大小的不同要求自動地調(diào)整控制懸臂削減工作。懸臂的偏轉(zhuǎn)角，液壓缸伸縮，截割頭的位置的功能關(guān)系，將為掘進機自動化控制提供可靠的理論基礎(chǔ)，可避免超挖，少挖。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這項工作是一個由國家撥款的高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）（第2007AA06ZX146110）</p><p><b&

18、gt;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]柴一，胡寧。 掘進機的自動化系統(tǒng)的研究。 重慶：重慶大學(xué)出版社。 2006年， 8-26頁。[2]李豁。 運動學(xué)分析及簡化 縱向截割頭掘進。 黑龍江省礦業(yè)研究所。1988.8（3），24-26頁。 [3]張實勇。 基礎(chǔ)研究仿形控制組臂式掘進機。 東華理工學(xué)院學(xué)報山西研究所。 2005。 21（3），18-27頁。[4]劉春生，趙

19、漢清，李海巖。 可視化監(jiān)測臂式掘進機切割路徑。 黑龍江省科學(xué)與技術(shù)學(xué)院。2008年，18（4），243-246頁。[5]李豁，吳志強。 科專頁監(jiān)控系統(tǒng)臂式掘進機。 黑龍江科學(xué)研究所與技術(shù)。 2008年，11（6），410-413頁。[6]馬樂。 我們國家煤炭的發(fā)展趨勢 - [J] 型掘進機研究。 2006，15（2），32頁。 [7]向陽陳楠，胡瀠溪等。煤礦機電機械- [J]型掘進機懸臂框架分析與研究。 2001（3）