隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)煤炭的需求量愈來(lái)愈多,對(duì)煤礦生產(chǎn)的要求也愈來(lái)愈高。2020年2月,為深入貫徹落實(shí)國(guó)家“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略,加快推進(jìn)煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,推動(dòng)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,提升煤礦智能化水平,八部委聯(lián)合制定了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》,指出煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐。而錨桿支護(hù)自動(dòng)定位是煤礦智能化的“卡脖子”問(wèn)題之一。因此,為符合國(guó)家發(fā)展趨勢(shì),加快掘支過(guò)程的自動(dòng)化控制進(jìn)程;也為了加快煤礦開采的智能化與自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程,非常有必要開展自動(dòng)錨桿鉆車三角鉆臂運(yùn)動(dòng)學(xué)、軌跡規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)的研究工作。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)建立了錨桿鉆車鉆臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。使用兩步法對(duì)本課題研究的自動(dòng)錨桿鉆車三角鉆臂建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,進(jìn)行鉆臂正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,然后使用解析法對(duì)鉆臂各關(guān)節(jié)進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解,與此同時(shí)對(duì)支臂缸伸縮量與關(guān)節(jié)角的關(guān)系進(jìn)行求解,最后驗(yàn)證模型的正確性;(2)研究了自動(dòng)錨桿鉆車鉆臂點(diǎn)位軌跡規(guī)劃方法。通過(guò)對(duì)三次多項(xiàng)式、五次多項(xiàng)式和三次B樣條曲線插值算法的研究,對(duì)鉆臂的關(guān)節(jié)變量進(jìn)行點(diǎn)位軌跡規(guī)劃,并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三次... 

【文章來(lái)源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MGJ-1型錨桿鉆車Fig.1.1MGJ-1roofbolter

1緒論3自2004年以來(lái),煤炭科學(xué)研究總院太原研究院在對(duì)引進(jìn)鉆機(jī)的消化、吸收的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的具體情況進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),研發(fā)出了CMM25-4型四臂錨桿鉆車，如圖1.2所示，該種鉆車能夠與連續(xù)采煤機(jī)配合使用。并在神東公司的補(bǔ)連塔煤礦井下對(duì)此種鉆車進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),其各項(xiàng)性能指標(biāo)均能夠滿足預(yù)定的各項(xiàng)指標(biāo),現(xiàn)已對(duì)該種鉆車進(jìn)行批量生產(chǎn)。為了能夠適應(yīng)煤礦的地質(zhì)條件且與掘進(jìn)工藝進(jìn)行配合使用，山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)研發(fā)出了CMM2-36型兩臂液壓錨桿鉆車,并為此申請(qǐng)了實(shí)用新型專利。而后幾年,為了能夠在煤礦巷道的大采高掘進(jìn)工作面進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè),該集團(tuán)與本地廠家共同研發(fā)了CMM2-18型液壓錨桿鉆車，并于2009年在煤礦中進(jìn)行的工業(yè)性試驗(yàn)中取得初步成功。佳木斯煤機(jī)公司正在研制一種窄錨桿鉆車,該種鉆車能夠與懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行配合使用，使其可以從掘進(jìn)機(jī)的一側(cè)通過(guò),進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)。圖1.1MGJ-1型錨桿鉆車圖1.2CMM25-4型四臂錨桿鉆車Fig.1.1MGJ-1roofbolterFigure1.2CMM25-4four-armroofbolter（3）存在問(wèn)題我國(guó)對(duì)錨桿鉆車的研究距離國(guó)際領(lǐng)先水平還有些距離。國(guó)外研制的錨桿鉆車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度智能化，其錨桿支護(hù)作業(yè)基本可以通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制；而我國(guó)對(duì)錨桿鉆車的研制還處于半自動(dòng)化狀態(tài)，對(duì)錨桿鉆車智能化的研究還未全面展開。1.2.2鉆臂類型概述錨桿鉆車鉆臂是實(shí)現(xiàn)鉆錨支護(hù)作業(yè)的主要工作部位，它的定位精度及控制效果對(duì)鉆錨桿孔和安裝錨桿的效率有很大影響，是錨桿鉆車的主要研究?jī)?nèi)容之一。為了使錨桿鉆車鉆臂在狹窄的煤礦巷道中能夠靈活地進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)，錨桿鉆車通常使用多自由度關(guān)節(jié)耦合鉆臂。

煤炭科學(xué)研究總院碩士學(xué)位論文4鉆臂的劃分種類眾多，按運(yùn)動(dòng)方式可分為以下四種：直接定位式鉆臂、直角坐標(biāo)式鉆臂、極坐標(biāo)式鉆臂以及直角坐標(biāo)式與極坐標(biāo)式相結(jié)合的復(fù)合坐標(biāo)式鉆臂[9][10]：直角坐標(biāo)式鉆臂不適于單臂鉆車，在其運(yùn)動(dòng)時(shí)，末端投影在工作面上的軌跡依次沿著X軸與Y軸的方向移動(dòng),其具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、定位比較直觀、操作起來(lái)比較容易、可以獨(dú)立控制各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),但此種鉆臂會(huì)使用較多的油缸、鑿巖區(qū)域也會(huì)存在著盲區(qū)。極坐標(biāo)式鉆臂適于單臂鉆車，在其運(yùn)動(dòng)時(shí)，末端投影在工作面上的軌跡先沿著旋轉(zhuǎn)弧線移動(dòng)，然后再沿著半徑方向移動(dòng),其缺點(diǎn)是具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、不利于操作等。因此這種鉆臂在中國(guó)被采用的越來(lái)越少;復(fù)合坐標(biāo)式鉆臂適于單臂鉆車，在其運(yùn)動(dòng)時(shí)，末端在工作面的投影軌跡是直角坐標(biāo)式和極坐標(biāo)式的結(jié)合；直接定位式鉆臂適于單臂鉆車，在其運(yùn)動(dòng)時(shí)，末端投影在工作面上的軌跡可以沿任意方向移動(dòng),因而可使末端直接運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置,以此來(lái)縮短鉆臂運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,這種鉆臂具有操作方便性好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、鑿巖區(qū)域無(wú)盲點(diǎn)、可以空間平移等優(yōu)點(diǎn),但在對(duì)各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制時(shí)會(huì)出現(xiàn)耦合,這會(huì)使控制的難度增加。圖1.3鉆臂移位過(guò)程示意圖Fig1.3schematicdiagramofboommovementprocess表1.1鉆臂比較表Table1.1drillarmcomparisontable鉆臂類型是否適于單臂鉆車可鉆范圍利用率轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小適于打何種掏槽孔操作方便性直角坐標(biāo)式XY否高最小任意好極坐標(biāo)式R是低最大直線、錐形及部分可大垂直楔形較差復(fù)合坐標(biāo)式XY-R是高稍大任意較好RXY是低最大任意較好直接定位式A-V是低最小任意最好A-R是低稍大任意好

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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