中文翻譯--掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)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(jìn)機(jī)自動(dòng)切割

2、控制組  作者:佟敏鳴，康棟梁，劉鵬 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，信電學(xué)院 中國(guó)江蘇徐州，221008 jctmm@126.com，dongliangkang@163.com</p><p>　　摘要：為了控制掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)切割條，我們建立了偏轉(zhuǎn)角的懸臂、延長(zhǎng)液壓缸和切割頭位置的功能關(guān)系。掘進(jìn)機(jī)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(jì)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(dòng)調(diào)整控制的控制參數(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)，全自動(dòng)控制，切割</p><p>　　引言 礦山開挖面是一個(gè)極其危險(xiǎn)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(jìn)機(jī)的自動(dòng)化控制是非常重要的。這一

4、立場(chǎng)的前提下，荷蘭國(guó)際集團(tuán)的自動(dòng)掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)解決，只通過計(jì)算準(zhǔn)確的切割位置和限制掘進(jìn)機(jī)在部分巷道的懸臂的切割位移，我們可以控制該掘進(jìn)機(jī)的活動(dòng)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(jìn)機(jī)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(dòng)切割頭，此舉同時(shí)運(yùn)行（切割頭本身旋轉(zhuǎn)推移同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行），以切出所需的

5、形狀[2]，如圖1所示。圖2是三維動(dòng)態(tài)模擬自動(dòng)成型切割半圓拱形巷道。</p><p>　　三、分析懸臂掘進(jìn)機(jī)運(yùn)動(dòng)</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)懸臂的升降運(yùn)動(dòng)就是完成同步液壓升降，就是使掘進(jìn)機(jī)懸臂式上鉸鏈框架和氣瓶與機(jī)身的中心線分別對(duì)稱排列。解除液壓缸的變化，掛擺會(huì)在懸臂垂直平面的左右接點(diǎn)內(nèi)，當(dāng)升降液壓缸的延長(zhǎng)時(shí)，懸臂沿著巷道向上擺動(dòng)，當(dāng)升降液壓缸縮短時(shí)，懸臂沿巷道向下擺動(dòng)，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(jìn)機(jī)水平的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了水平運(yùn)動(dòng)。如圖3所示。當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)，安裝在框架上的懸臂將推動(dòng)做水平旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤的動(dòng)力是一對(duì)液壓缸在兩端對(duì)稱分布， 其中鉸鏈上的橫向和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)身分別[4]。工作時(shí)，液壓氣缸一方延長(zhǎng)，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(gè)對(duì)稱的液壓氣缸活塞桿擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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(dú)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(gè)一一對(duì)應(yīng)的投影，懸臂上下擺角和水平擺角是由移動(dòng)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(dòng)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(yùn)行機(jī)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(dòng)切割和垂直擺動(dòng)切割。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)的切割部分為提升運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸臂將同時(shí)完成由旋轉(zhuǎn)表實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸的升降和水平擺動(dòng)。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(yùn)用掘進(jìn)機(jī)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析機(jī)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(jiǎn)化模型。在圖中，A是液壓缸和框架的鉸鏈點(diǎn)， B是懸臂升降液壓缸的鉸鏈點(diǎn)

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(diǎn)。是懸臂切割頭中心截面在巷道水平位置時(shí)的投影。是截割頭上下擺動(dòng)時(shí)液壓缸延長(zhǎng)長(zhǎng)度AB在巷道部分AB段的投影。</p><p><b>　　套裝：懸臂長(zhǎng)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(shí)，則∠=α，從B移動(dòng)到B&#

10、39;時(shí)，液壓氣缸伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)。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(dòng)是通過一對(duì)水平對(duì)稱的液壓缸推動(dòng)轉(zhuǎn)盤。工作時(shí)，延長(zhǎng)液壓氣缸一邊，而另外一邊相應(yīng)縮短。驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)表，懸臂圍繞橫向擺動(dòng)中心擺動(dòng)。圖5是懸臂臥式旋轉(zhuǎn)簡(jiǎn)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(shí)，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(jìn)機(jī)液壓缸和框架上的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)鉸鏈點(diǎn)，、為兩個(gè)液壓缸的鉸鏈和橫向分回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的鉸鏈點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)缸角β時(shí)，是工作液壓鉸鏈點(diǎn)，回轉(zhuǎn)液壓缸的擴(kuò)展由變?yōu)闀r(shí)，伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)。 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(gè)結(jié)論： </p><p>　　四、掘進(jìn)機(jī)截割控制A、切削成形控制技術(shù) 當(dāng)掘進(jìn)機(jī)開始切割，首先，它伸展液壓缸或驅(qū)動(dòng)履帶行走機(jī)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(shí)，因?yàn)橄锏赖拇笮『托螤畈煌?，以及?chǔ)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(duì)于相對(duì)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(jìn)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(jiǎn)化程序，減少工作量[8-9]。1)切底 當(dāng)液壓缸垂直切割時(shí)，我們可以通過截割頭的變位改變運(yùn)動(dòng)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(diǎn)開始沿S形序列移動(dòng)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(dòng)開關(guān)（得到不同的輔助電力）。液壓缸橫向和縱向擺動(dòng)是在巷道內(nèi)交錯(cuò)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(dòng)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(dòng)啟動(dòng)報(bào)警。因此，整個(gè)巷道斷面自動(dòng)切割完成。</p><p><b>　　B、掘進(jìn)機(jī)控制過程</b></p><p>　　掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)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(shí)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(jìn)行切割，隨時(shí)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(gè)巷道部分。然后將掘進(jìn)機(jī)向前推移并重復(fù)整個(gè)切割過程繼續(xù)挖掘。</p><p><b>　　五，結(jié)論</b></p><p>　　掘進(jìn)機(jī)有兩種工作操作，掘進(jìn)機(jī)懸臂的切割運(yùn)動(dòng)依賴于垂直和水平面上來回?cái)[動(dòng)。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(dòng)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(jìn)機(jī)自動(dòng)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(xiàng)工作是一個(gè)由國(guó)家撥款的高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）（第2007AA06ZX146110）</p><p><b&

18、gt;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]柴一，胡寧。 掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)分析及簡(jiǎn)化 縱向截割頭掘進(jìn)。 黑龍江省礦業(yè)研究所。1988.8（3），24-26頁。 [3]張實(shí)勇。 基礎(chǔ)研究仿形控制組臂式掘進(jìn)機(jī)。 東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)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(cè)臂式掘進(jìn)機(jī)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(qiáng)。 科專頁監(jiān)控系統(tǒng)臂式掘進(jìn)機(jī)。 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(guó)家煤炭的發(fā)展趨勢(shì) - [J] 型掘進(jìn)機(jī)研究。 2006，15（2），32頁。 [7]向陽陳楠，胡瀠溪等。煤礦機(jī)電機(jī)械- [J]型掘進(jìn)機(jī)懸臂框架分析與研究。 2001（3）