矿井悬臂式掘进机自动截割控制技术研究

"这篇论文研究了悬臂式掘进机的断面自动截割控制技术，旨在提高矿井掘进工作的安全性和效率。作者康栋梁和牛牧来自中国矿业大学信息与电气工程学院，他们建立了一个基于巷道断面尺寸的数学模型，通过推导悬臂转角、液压缸位移和截割头空间坐标的关系，为自动截割控制提供了理论依据。论文强调了自动控制的重要性，特别是在高风险的矿井环境中，以防止瓦斯突出、突水和冲击地压等灾害。自动控制的关键在于精确计算截割位置，通过液压缸控制悬臂的摆动和伸缩，确保截割头在巷道断面范围内工作，避免超挖和欠挖。文中还介绍了断面成形控制原理，掘进机悬臂的运动由一对同步升降液压缸驱动，实现了复杂运动的合成。" 这篇研究论文详细探讨了悬臂式掘进机在矿井巷道掘进过程中的自动截割控制技术。首先，作者构建了一个数学模型，该模型描述了巷道断面的尺寸，并在此基础上推导出悬臂转角、液压缸位移与截割头在空间中的坐标之间的函数关系。这些数学关系为实现精确的断面自动截割控制提供了理论支持。自动控制系统的实施依赖于位移传感器，它能实时监测液压缸的位移，从而精确控制液压缸的伸缩，进而调整悬臂的摆动行程。通过这种方式，截割头的位置可以被准确反馈，并与预设的断面截割边界进行比较，如有偏差，系统会立即进行修正。 论文进一步阐述了断面成形控制的原理，这涉及到如何控制悬臂及其搭载的截割头运动，以切割出预定形状的巷道断面。悬臂的运动由一对同步升降液压缸控制，它们的伸缩导致悬臂在垂直和平行方向上产生复合运动。这对液压缸的同步动作确保了悬臂在巷道内的精确定位。 此外，论文还展示了掘进机悬臂运动的分析，揭示了升降液压缸如何通过改变行程来引导悬臂在垂直面上的摆动。这种设计允许悬臂在掘进过程中灵活调整位置，适应不同的巷道条件。 论文最后部分可能涉及了3D动态仿真实验，如半圆拱形巷道的自动成形截割，通过这种方式验证了提出的控制策略的有效性。通过这些仿真实验，研究人员可以观察到截割过程，评估控制系统的性能，并对可能存在的问题进行优化。 这篇研究对于理解悬臂式掘进机的自动截割控制技术具有重要的理论和实践价值，对于提升矿井掘进作业的安全性和效率具有深远意义。