1、PDF外文：http:/ 中文 2460 字 出处： 2010 International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation 掘进机自动切割控制组 作者 :佟敏鸣， 康栋梁 ，刘鹏 中国矿业大学， 信电学院 中国江苏徐州， 221008 ， 摘要 ： 为了控制掘进机自动切割条，我们建立了偏转角的悬臂 、 延
2、长液压缸和切割头位置的功能关系。掘进机 切割 前， 通过切削范围设置空间坐标，以及切割头参考位置 的 设立 而 控制切 割 。然后我们由悬臂偏转的角度和推 移 液压缸控制切割头削减。微控制器的计算空间 为 割头的位置由偏转参数角的悬臂和液压缸的延伸决定 ，那么，我们完成 了 巷道断面切割自动调整控制 的 控制参数。 关键词 ： 掘进机，全自动控制 ， 切割 一、 引言 矿山开挖面是一个极其危险的地方 ， 在 那里 灾难可能突然频繁的发生，如气突，突水和地面的压力。因此， 为了 确保矿工的生命 ， 研究掘进机的自动化
3、控制是非常重要的。这一立场的前提下，荷兰国际集团的自动掘进机系统已经解决，只通过计算准确 的 切 割位置和限制掘进机在部分巷道 的 悬臂的切割位移 ， 我们可以控制该掘进机的 活动 范围，使之有效地削减了需要 削减的 部分及避免超挖或欠挖 1。 二 、 控制断面形成原理 掘进 机控制形成的部分反映，只是 为了了解 如何控制悬臂来驱动切割头 ， 此举 同 时运行（切割头本身旋转 推移 同一时间 内进行 ）， 以 切出所需 的 形状 2，如图 1 所示。图 2 是三维动态模拟自动成型切割半圆拱形巷道。 三 、 分析悬臂掘进机运动 掘进机悬臂 的 升降
4、运动 就 是完成同步液压升降 ，就 是 使 掘进机悬臂式上铰链框架和气瓶 与 机身的中心线分别对称排列。解除液压缸的变化，挂摆会在悬臂垂直平面的左右接点 内 ，当 升降 液压缸的延长 时 ，悬臂沿着巷道向上摆动，当升降液压缸缩短时，悬臂沿巷道向下摆动 ， 使它容易 完成 改变高度以上的切割 3。 它 使 悬臂式掘进机水平的旋转工作台回转实现了水平运动。如图 3 所示。当旋转工作台水平 旋转 ，安装在框架 上的 悬臂将推动做水平旋转。转盘的动力是一对液压缸 在 两端对称分布， 其中铰链上的横向和回转工作台机身分别 4。工作时，液压气缸一 方 延长，而另外一方缩短，如果有必
5、要改变悬臂 的 水平旋转方向，那么 ，我们可以只是改变两个对称 的 液压气缸活塞杆摆动 的 运动方向。由液压系统，液压缸和卧式 旋转式液压缸连接，不仅可以独立 使用 ，但也复合 利用 。 截 割头的中心位 置 得到了一个 一一对应的 投影 ， 悬臂 上下摆 角和水平摆 角 是由 移动 路线和旋转升降液压气缸确定 的 5。必须使用能够自己控制的气 缸移动路线。我们可以控制巷道部分切割头的位置，从而减少了巷道预设的一段形状和大小。 A：数学模型的运行机制 切割 过程通常有三种模式：垂直钻井，水平垂直摆动切割和垂直摆动切割。当 掘进机 的 切割部分 为 提升运动
6、 时， 悬臂将同时完成由旋转表实现对液压缸的升降和水平摆动。根据形状和高度，宽度的截面尺寸，我们可以通过一定的程序控制旋转摆角的 不同位置，使切割 往复 循环。因此，也必须尽力 运用 掘进机摆动运动学分析机制 6。 1） 分析悬臂式垂直旋转 图 4 是悬臂垂直振荡的简化模型。在图中， A 是液压缸和框架 的 铰链点 ， B是悬臂升降液压缸 的 铰链点，当后者在水平位置 ， 1o 是悬臂的垂直旋转中心 。2o 是平面旋转表的平面交叉口与中央轴线 11xo 的交点。 3o 是悬臂切割头中心截面在巷道水平位置时 的 投影 。 3o 是
7、截割 头 上下摆动 时液压缸延长 长度 AB在 巷道部分 AB 段的 投影 。 套装：悬臂长度 悬臂在水平位置， AB=L0 ，悬臂轴之间的垂直距离 11xo 是 m。当 3o 在 悬臂坐标（ X1 ， Z）内时，则 311 oox = ，从 B 移动到 B'时，液压气缸伸长量为 L1 。在 A 1o B'内，可以得出结论悬臂垂直振荡由余弦定理如下： 2） 分析悬臂卧式旋转 悬臂的横向摆动是通过一对水平对称 的 液压缸推动转盘。工作时，延长液压气缸一边，而另外一 边 相应缩短
8、。驱动旋转表，悬臂围绕横向摆动中心摆动。 图 5 是悬臂卧式旋转简化模型。设置回转液压缸胀 L2 ， 如图 5 所示。 '' 图中的 O3 位于 22xo 时，它为 截 割头 的投影（设置垂直倾斜角度为 ） ，当表面的横向旋转角 ，正如图 4 所示 。 4o 、 5o 为 掘进机液压缸和框架上的两个旋转铰链点， 6o 、 7o 为 两个液压缸的铰链和横向分回转工作台上的铰链点，当转盘转缸角 时， '7o 是工作液压铰链点， 回转液压缸的扩展 由 7o 变为 '7o时，伸长量为 L2 。 套装：表中的旋转半径为
9、 r， 2o 4o = 2o 5o =n 在 5o 2o '7o ， 由 余弦 定理 我们可以得出一个结论 ： 四 、 掘进机截割控制 A、 切削成形控制技术 当掘进机开始切割，首先，它 伸展液压缸 或 驱动 履带行走机构使切割头 按 一定深度切 入 煤壁 ， 。然后，通过横向和垂直旋转切割头， 开采成 预设形状 的 巷道，如图 6 所示。 巷道部分 的 形 状 主要包括削减梯形，矩形和拱形。作业 时 ，因为巷道 的 大小和形状
10、 不同 ， 以及 储煤情况 的 不同 ，因而 切割技术不同 7。正确的切割顺序是：对于 相对统一的中等硬度煤层 ， 使用自下而上的切削过程 顺 序 。岩壁软则采用半煤岩路线 ， 由煤侧进入半煤岩。 采取中心钻， 软 煤壁周围的 节理 分层和联合 ；采取硬煤自上而下的过程。摆脱限制性切割过程中，统一是指用于控制巷道大小限制部分，以简化程序，减少工作量 8-9。 1)切底 当液压缸垂直切割 时 ，我们可 以通过截 割头 的变位改变 运动方向 ， 并开始 改变 ，如图 7 所示 。 2)巷道成形组 要 确定切割头
11、 B，从 O 点开始沿 S 形序列移动的 轨迹为 A -B -C - D - E - F- G 如 图 8 所示 。通过选择不同的 变化 改变截割头的 切削方向， 并启动开关（得到不同的辅助电力）。液压缸横向 和纵向摆动是在巷道 内 交错切割 10。 3)煤壁周围有刷 巷道 成型控制 程序按巷道刷帮的要求 直接自动执行。首先，确定切割头 的 初始位置，然后左右完成横截面为圆形 的 切割 ， 如图 9 所示。根据规定，最后停在巷道刷帮的 初始位置，当 巷道刷帮 完成后，可自动启动报警。因此，整个巷道断面自动切割完成。 B、 掘进机控制过程 掘进 机自动切割控制过程 如 图 10 所示，控制过程主要包括：设置 初始值 ，
