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[硕士论文] 马丁
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:煤矿安全阀是保证单体液压支柱装备支护安全的核心部件。目前单体液压支柱使用乳化液为工作介质,但是乳化液影响工作环境和工作人员的身体健康,且严重污染地下水资源。随着人们对可持续发展的经济、绿色环境的重视,全球各国迫切需要发展一种新型液压技术,保证其向着环保、节能和安全的方向发展。水具有安全性好、价格低廉、环境友好等一系列优点,成为当今液压技术研究新课题。本文以单体液压支柱中的安全阀为研究对象,设计一种以水为工作介质的水压安全阀。通过设计水压安全阀新结构,有效抑制气穴气蚀现象的发生;同时利用微造型可以产生动压润滑,将其应用到安全阀上,以降低摩擦副摩擦磨损问题。论文研究内容及结论如下:
  1.利用微造型形成流体动压润滑效应,将微造型技术引入到水压安全阀,以提高阀芯润滑性能,改善阀芯摩擦副的摩擦磨损问题。研究不同微造型形貌对水压安全阀阀芯润滑的影响,同时对水压安全阀微造型阀芯润滑性能正交试验分析。结果表明:(1)球冠形和圆柱形微造型均可以在阀芯表面产生压力。两种微造型的阀芯表面压力幅值随着面积率与深度的增加而增大,且圆柱形微造型的压力幅值比球冠形大。(2)通过正交试验设计与CFD数值模拟,对计算结果进行极差分析得到影响阀芯微造型承载力的因素由大到小依次是微造型深度hp,微造型半径rp,微造型形貌,摩擦副间隙ho,阀芯运动速度U,微造型深度对承载力的影响最大,是最主要因素。(3)由正交试验的结果得到优化方案,设计出的优选方案为A4B4C4D3E4,即微造型深度为8μm,微造型半径为40μm,摩擦副间隙为5μm,阀芯运动速度为4m/s,微造型形貌为圆台形。相比于正交试验方案中承载力最大的A4B4C1D3E2组合,优选方案的承载力提高了22%。
  2.通过对阀芯径向孔的结构进行优化,建立了水压安全阀阀腔CFD模型,研究了阀芯重要区域气蚀的削减,提高了水压安全阀的抗气蚀性能。结果表明:当安全阀阀芯径向孔的夹角α取45°、径向孔左下角采用直线结构时,使得径向孔内部气穴消失,能显著抑制气蚀破坏,气蚀破坏的区域由径向孔等关键位置转移到阀出口等对安全阀性能影响较小的位置,有效提高了安全阀抗气蚀性能。
  3.设计了新型水压安全阀的新结构,计算了具体尺寸,基于Matlab软件对水压安全阀进行动态分析。研究了等效阻尼、弹簧刚度以及阀芯质量三种参数对安全阀阀芯压力和位移动态性能的影响。结果表明:阀芯质量对安全阀的压力和位移特性影响较小,而等效阻尼、弹簧刚度的影响较大。增大等效阻尼可以减少阀芯调整时间,减弱阀芯振动,使安全阀更加稳定,但是会降低安全阀的灵敏度;随着弹簧刚度的增加压力超调量减小,压力达到稳定的调整时间也减少;而阀芯位移越小,阀芯位移超调量增加,达到稳定的时间越快。
[硕士论文] 朱金峰
仪器仪表工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:滚筒式采煤机是当前煤矿井下应用的主要采煤装备,其自动调高技术是实现采煤自动化的关键性技术。目前对于自动调高技术研究多集中于理论分析与仿真模拟,相关的试验研究较为缺乏,为了更好地研究自动调高技术,课题组研究设计了采煤机调高实验装置,本文针对该实验装置,提出了基于LabVIEW的由数据采集系统与控制系统组成的整体设计方案。
  论文分析了采煤机调高实验装置的整体结构及其液压系统原理和电气系统原理;对实验装置的压力传感器、位移传感器、倾角传感器、声音与振动传感器及其信号调理仪、数据采集卡以及控制系统中的电液比例方向阀和变频器等分别进行了选型设计;应用LabVIEW开发了采煤机调高实验装置测控系统,包括多通道数据采集模块、数据保存模块、报警模块、数据处理模块、恒定信号输出控制模块和MATLAB程序控制模块,并设计了相应的登录界面,以便在实际应用中进行操作;对设计的测控系统进行了模拟实验性能分析,介绍了模拟实验方法和硬件组成,对实验数据进行了相关的实验分析。
  该测控系统为开放架构,可以根据实验需要进行功能扩展。该测控系统的开发,为采煤机自动调高实验装置后续进行模拟截割和自动调高实验研究提供了有效的研究平台,也为类似测控系统的研究提供了借鉴。
[硕士论文] 王喆
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着现代矿井的建设进程不断加快,一次提升量和提升速度不断增大,立井提升导向装置是影响提升容器稳定性的重要因素,其中刚性罐道和滚轮罐耳作为导向装置的主要组成构件,对其存在的关键问题进行研究是推进矿井安全高效提升的基础。为得到罐道和罐耳的力学性质,需要对其进行详尽的静力学和动力学分析并验证。
  本文主要对罐道结构刚度和滚轮罐耳的整体刚度及动态响应特性进行研究,主要从以下四个方面进行:
  1.以刚性罐道、罐道梁结构三种计算模型为研究内容,通过对其进行理论计算和ANSYS有限元仿真,得到移动载荷作用下简支梁模型、三跨连续梁模型以及空间网格结构模型挠度特性对比。并且对罐道、罐道梁空间结构进行了模态分析。
  2.建立L35滚轮罐耳三维模型,首先通过计算得到聚氨酯胶轮的刚度特性和九片碟簧对合组合方式的刚度曲线,并将罐耳的摆臂简化为连杆机构,得到水平力和压缩缓冲装置的轴向力的换算关系,推导出滚轮罐耳承受最大水平下的理论行程;然后应用ANSYS Workbench对滚轮罐耳进行仿真,得到其静态等效刚度随水平力变化的规律;最后通过滚轮罐耳静刚度实验台对仿真结果进行验证。
  3.针对滚轮罐耳进行动力学特性分析,使用ANSYS Workbench对滚轮罐耳进行模态分析,得到其各阶固有频率与振形。使用ANSYS与ADAMS联合仿真建立滚轮罐耳的刚柔耦合动力学模型,将罐道缺陷分为三类,将提升速度分为四个阶段,以水平位移量为激励信号,以滚轮罐耳摆臂前轴轴心标记点为动力输出点得到不同工况下滚轮罐耳对罐道缺陷的时域动态响应特性。
  4.通过ADAMS振动分析模块对滚轮罐耳虚拟样机模型进行振动分析,得到频域特性,并将不同刚度和阻尼特性下频率响应曲线进行对比,得到缓冲装置对滚轮罐耳整体振动特性的影响。
  通过对立井提升导向装置的建模和分析,得到了罐道结构和滚轮罐耳的静、动力学特性,分析了不同提升速度下,罐耳对罐缺陷的动态响应特性,可为设计计算高速重载罐道和罐耳提供一定的依据。
[硕士论文] 严超
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国BDS(BeiDou Satellite Navigation System)正式提供区域服务和全球布网的建设,且BDS是唯—全星座播发三频信号的卫星系统,全球卫星导航系统进入多星座多频融合定位时代。多频观测值组合具有快速固定模糊度的特性,而如何充分利用BDS三频观测值,对于推广BDS应用具有重要意义。GNSS(Global Navigation Satellite System)单历元解算无需周跳探测与修复,可以在卫星失锁后快速初始化,即使在观测环境较为恶劣的条件下,其可用性要高于多个历元数据,能实现GNSS观测数据的高效利用。鉴于此,本文对上述问题进行了研究,主要问题及成果有:
  1.基于条件数法分析了单频与双频宽巷载波双差观测方程的病态性,分析表明单频与双频宽巷载波双差观测方程的病态性相当严重。对于单频数据,根据Tikhonov正则化原理,构造正则化矩阵R和确定正则化参数α,采用基于正则化解法的GNSS单频单历元基线解算模型,利用实测数据进行算法验证;对于双频数据,引入伪距观测量,先分组逐步固定宽巷模糊度,再固定基频模糊度,采用基于双频观测值的GNSS单历元基线解算模型,并利用实测数据分析不同截止高度角下的定位效果。
  2.依据先固定超宽巷或宽巷模糊度、再固定基频模糊度的思路,选择先固定(0,-1,1)和(1,4,-5)两个超宽巷模糊度,再联立两个无电离层组合,实现BDS基频模糊度固定。建立附有BDS三频约束的GNSS单历元基线解算模型,实现GPS(Global Positioning System)系统模糊度快速固定。结果表明:对于短基线,BDS三频约束模型Ratio均值为189.2,而传统模型仅为39.2,明显提高了GPS系统模糊度固定的可靠性。
  3.针对BDS系统不同星座卫星差异较大的问题,分析了零基线和超短基线中不同星座卫星的载波观测值残差、信噪比与高度角的关系,提出了基于卫地距、信噪比和高度角组合随机模型。结果表明:与传统正弦三角函数模型相比,新的随机模型虽然对于定位精度改善效果不明显,但对于4.2m、4.17km和8.84km基线模糊度解算成功率分别提升了0.1%、4.7%和1.1%,增强了解算结果的稳定性。
  4.以朱集东煤矿西一采区1222(1)工作面为研究对象,研究GNSS单历元基线解算方法在矿区开采沉陷监测中的应用。结果表明,采用GNSS单历元基线解算方法,平面点位误差外符合精度最大值为13.6mm,均值为10.6mm,平面精度基本满足矿区开采沉陷监测的要求,但高程精度略显不足。
[硕士论文] 徐梅
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿产资源的开采会对开采区域周围的岩体产生一定的破坏,根据岩体的物理学性质以及地球重力因素的影响,围岩和岩体上方的地表会产生一定的移动、变形、下沉和相对应出现的破坏。在矿区的生产实践中,为获得相关的沉陷与地表移动预计参数,在进行开采以前,根据地质采矿条件和矿区工作面的开采程度选择合适的预计函数,事先计算出开采产生的破坏对地表的影响,及时对变化情况作出反应,进而制定指导矿区生产的科学合理的方案。
  大部分矿区在生产实际中使用概率积分法来预计地表的移动和变形。但是概率积分法函数模型的系数矩阵实际上是由观测值构成的,观测值不可避免的存在误差进而使系数阵也存在误差,因此在求取预计参数时需要考虑系数矩阵的误差;同时在进行大规模的重复测量时,观测值中会混杂一些粗差或者异值,在使用最小二乘法曲线拟合求取预计参数时,受异值和粗差的影响,预计结果容易失真。针对上述出现的两种情况,本文提出了概率积分法曲线拟合模型下的总体最小二乘抗差算法。研究的主要内容和成果如下:
  1.研究最小二乘、总体最小二乘以及总体最小二乘抗差的基本原理和解算方法,通过算例分析得出总体最小二乘抗差算法能有效的解决系数矩阵误差和观测值存在粗差的情况。
  2.分析总体最小二乘抗差算法在实际测绘工作中的实用性以及利用这种算法计算概率积分法预计参数的可行性。通过介绍概率积分法的基本原理得出使用上述三种算法求取概率积分法预计参数的数学模型和随机模型。
  3.利用朱集东煤矿1222(1)工作面的地表移动观测站实测数据分别采用最小二乘算法、总体最小二乘法和总体最小二乘抗差算法进行预计参数的求取和拟合精度的评定,结果表明,通过总体最小二乘抗差算法求得的预计参数更符合实测沉陷的变化规律,且精度最高。
[硕士论文] 余礼仁
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:煤炭资源是非常重要的自然资源,在我国国民经济建设中有着重要的作用。然而矿区资源的大规模开发导致地表沉陷和环境问题日趋严重,给开采地区带来极大的生态环境风险,加剧生态环境保护压力。对煤矿区地表形变监测能有效的为煤矿安全开采以及矿区生态坏境治理提供强有力的依据。传统煤矿区地表形变监测方法由于存在费时、费力、监测成本高等缺陷,已经无法满足当前社会发展的技术需求。因此,利用现有的地表形变监测新技术对煤矿区进行沉降监测是一个值得深入探讨的方向。
  本文主要介绍基于D-InSAR和GIS技术相结合的方法对煤矿区地表沉降进行监测研究,收集了相关的资料。在介绍D-InSAR基本原理和其测量地表形变采用的基本方法基础上,分析了D-InSAR技术监测地表形变的精度影响因素。然后分别介绍D-InSAR和GIS数据处理过程,并以淮北袁店二矿为例,采用D-InSAR和GIS两者相结合的技术,对矿区地表形变进行监测研究。
  本文采用9景C波段READASAT-2数据和6景SENTINEL-1数据,将相临近的干涉对两两结合,分别进行差分干涉处理。获得了各影像对成像期间内的地表沉降分布图。然后将D-InSAR监测形变图转换坐标后导入ArcGIS软件中处理,叠加开采平面CASS图来分析地表沉降情况,并以GIS分析成果显示,包括沉降区域的提取、剖面分析和叠加分析来研究分析工作面上方的地表沉降信息。通过各期结果的验证,并与实测数据相比较,结果表明:D-InSAR技术监测获取的形变图中可以清晰的显示袁店二矿三个工作面开采期间地表沉陷区域的分布,显示的研究区沉陷位置和范围与井上下对照图基本相一致,沉陷区域与范围随着工作面下方采煤的推进而出现相应的变化。D-InSAR和GIS技术的结合能够及时有效地监测矿区地表沉陷,为矿区沉降灾害的监测预计提供可靠的依据。
  最后本文在D-InSAR与GIS相结合的基础上对数据预处理结果进行数据的后续处理分析。结合D-InSAR和GIS技术相融合的方法获取的沉降数据,采用三次样条插值与灰色预测组合模型GM(1,1)进行拟合并预测,得到了7225工作面中心区域的下沉趋势,通过分析了解矿区地表形变规律以及下阶段沉降趋势,为预防矿区重大灾害,保证煤炭绿色安全生产提供了重要的判断依据。
[硕士论文] 秦亚洲
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在我国,煤矿井下开采约占煤矿开采比例97%,作为井下提升设备的液压绞车因安全性好、功率高,提升载荷大的特点在煤矿领域应用十分广泛。但由于绞车工作环境恶劣,导致其传统结构难以达到作业要求,另外,传统绞车控制系统大多为手动开环控制,导致其调速精度低,平稳性差及驱动与制动系统协调性不高,严重影响了绞车作业安全。为了使绞车结构更好符合作业要求并改善其控制性能,设计了绞车结构和绞车电液控制系统。使所设计的绞车结构合理,提高了绞车的控制性能。本论文主要研究工作及结论如下:
  (1)依据原始参数,设计了液压绞车整体结构并对电动机,液压马达及密封圈进行了选型分析,计算出钢丝绳缠绕层数及理论最大提升高度,依据公式对钢丝绳、大小齿轮,轴承及滚筒完成了强度校核。
  (2)利用ANSYS-Workbench软件,完成了液压绞车关键构件的静力学分析。结果表明:通过对滚筒仿真分析,使得改进后的滚筒应力分布合理,筒壁厚度由原始95mm优化至67mm,滚筒总重量减少27.6%;通过对小齿轮轴仿真分析,在其轴径变化处将圆角尺寸由R5增大至R10,使得改进后的寿命由15年提高至17年;对箱体和滚轮作静力学分析使其达到了绞车作业要求。
  (3)设计了新型液压绞车电液控制系统。与传统液压绞车控制系统相比,该系统采用电液比例换向阀,电液比例溢流阀及普通液压控制阀相结合的设计方式,在简化系统的基础上,实现了对绞车更为复杂的控制。
  (4)利用AMESim软件,搭建了液压绞车电液控制系统模型并对其性能进行了仿真分析。结果表明:该电液控制系统提高了绞车自动化水平,实现了速度闭环反馈调节;在辅助制动系统的参与下,降低了绞车在启动阶段的速度波动幅度,速度调整时间由传统4s减小至3s左右,改善了系统的速度跟踪性能;驱动与制动系统具有较好的协调配合性,使绞车在作业过程中运转平稳,增强了绞车的作业稳定性和可靠性。
[硕士论文] 周保珍
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:由于矿用蓄电池电机车充电时间较长、工作寿命短、环境污染严重等缺点,又由于现在大力倡导开发新能源及推广新能源的应用,所以矿用电机车需要使用绿色环保和性功能更好的电源装置。超级电容相对于蓄电池具有充电快、寿命长、环保节能和功率密度大等优点,所以要对矿用超级电容电机车进行研究。但是当矿用超级电容电机车在使用不同的充电方法时其充电效率是有高有低的,差别较大。因此,为了提高矿用电机车超级电容的充电效率和节省能源,本课题针对矿用超级电容电机车的高效充电控制及策略进行研究。
  本文首先根据矿用电机车的实际工况和相关约束条件,确定了矿用电机车超级电容的串并联数量,并且以先串后并的连接方式组成矿用电机车超级电容储能阵列,使用基于分布协同控制的开关电容均压方法实现超级电容阵列的电压均衡控制。其次,详细分析了矿用电机车超级电容分别以恒流、恒功率和恒压方法充电时的充电特性和效率特性,为提高矿用电机车超级电容充电效率,确定了矿用电机车超级电容恒流加恒功率的充电控制策略。再次,选择了矿用超级电容电机车的三相PWM整流器加DC/DC变换器的充电电路,并建立了数学模型;三相PWM整流器采用电流前馈解耦双环控制策略,DC/DC变换器采用直接电流和功率控制的控制策略,恒流充电时采用基于移相载波的直接电流控制,恒功率充电时采用基于移相载波的直接功率控制。从理论分析了矿用电机车超级电容高效充电控制策略的可行性。最后,对矿用电机车超级电容充电控制系统的软硬件进行了设计,并且在MATLAB/Simulink中搭建了矿用电机车超级电容充电控制的仿真模型,对波形进行了详细分析。
  仿真结果显示,矿用电机车超级电容高效充电控制策略能够使三相PWM整流器的功率因数为1,且直流母线电压稳定,为DC/DC变换器提供稳定可靠的输入电压,恒流加恒功率的组合充电控制实现了矿用电机车超级电容高效充电控制。
[硕士论文] 李杰卫
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:煤炭资源在我国的能源中占主要地位,煤炭的开采利用一方面促进了经济社会的发展,另一方面,煤炭的开采造成了地面的塌陷,破坏了地表的生态环境平衡。为了治理煤矿开采塌陷区,将煤矸石作为塌陷区的土地复垦和充填开采的充填基质,不仅可以消耗大量的煤矸石,减少煤矸石带来的环境污染,而且可以降低地表塌陷的破坏程度。但是煤矸石受外界因素的影响作用较大,极易发生变形,最终导致充填区地表沉降和地表环境产生不同程度改变。因此,煤矸石充填区地表变形特征及其对地表环境的影响是需要研究解决的关键问题之一。
  论文选取潘集矿区的不同粒径大小煤矸石作为复垦试验的充填基质,构建室外试验模型,探究自然堆存状态下不同类型煤矸石变形沉降机理,并且开展不同块度煤矸石颗粒级配数值模拟实验研究,探究不同级配煤矸石颗粒在不同围压下,煤矸石颗粒的峰值强度变化特征以及煤矸石颗粒体应变与轴向应变之间的变形特征;论文主要取得以下结论:
  (1)在自然堆存煤矸石级配充填复垦试验中三个试验模型的沉降速率呈现两阶段变化特征,试验前期模型沉降速率呈现弹性变化,沉降速率曲线整体呈现“波浪型”,且前期各监测周期内模型沉降速率较快,随时间的推移后期模型沉降速率趋于平稳的变化过程,试验后期下沉速率最小;在监测周期内三种级配充填模型沉降值变化不同,各试验模型前期沉降值增加较快,呈线性变化,后期沉降值变化较小,趋于稳定变化。
  (2)降雨和降雪对试验模型沉降速率影响较大。通过对降水前后监测的数据进行分析,降雨和降雪增加了模型矸石堆的荷载,使试验模型短时间内沉降速率增加较明显,并且降雨或降雪量以及降雨持续时间对模型地表沉降变形具有明显的滞后效应。
  (3)通过对比不同数值分析模型,在三个试验模型沉降的前期,AR模型预测数据误差小拟合效果最好,GM模型预测数据拟合效果较差,预测数据拟合曲线波动较大,主要原因是实测数据量较小,不能够体现数据的整体动态变化趋势。在试验模型沉降后期,各预测分析模型的预测值拟合精度提高。
  (4)煤矸石压缩变形试验分析表明,不同级配模型其应力-应变及轴向应变-体应变曲线均呈现三个阶段变化趋势。大粒径煤矸石组模型峰值强度小于小粒径煤矸石组模型,主要是因为部分细颗粒填充了粗颗粒之间的空隙,粗细颗粒之间相互接触咬合,增加了抗压强度。并且随轴向应变增加,单一级配煤矸石模型体积变化较大,混合级配方案模型体积变化较小。
[硕士论文] 盛祎
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿用电机车是煤矿井下生产的重要运输设备,电机车多使用铅酸蓄电池作为其储能装置。铅酸蓄电池一直被应用在矿用电机车上,具有安全性能和能量密度高的优点,适合有瓦斯或功率需求大的场所。另一方面,铅酸蓄电池存在体积大、续航能力差、充电时间长、维护工作麻烦等缺点,由于超级电容可反复上万次充放电,循环寿命长,且功率密度高,可瞬时吸收或释放大电流,在体积和使用温度范围上均优于传统电池。因此本文提出使用超级电容来弥补铅酸蓄电池性能的不足,利用蓄电池与超级电容工作特性的互补之处,将两者混合使用组成矿用电机车新的储能系统。
  本文提出基于蓄电池和超级电容的混合储能方案,在该系统中蓄电池作为能量主要来源,超级电容为辅助电源。利用超级电容功率密度大、可短时间大容量放电的特性,在电机车启动时减小电流波动对蓄电池的冲击,延长蓄电池使用寿命,在电机车制动时吸收电机的再生电能,减少电机车能耗,利用蓄电池能量密度大的特性在系统稳定运行时提供平稳电能,降低对超级电容容量要求。选取永磁同步电机作为电机车的驱动电机;基于双向DC/DC变换和三相PWM整流设计出混合储能电路拓扑;利用单闭环和双闭环控制实现对蓄电池和超级电容的预充电设计;对蓄电池和超级电容分别做了容量计算和功率分配。在此基础上,采用PID调节方法控制DC/DC变换电路,完成对电源侧直流电的升压;通过三相PWM整流实现电能由电源端供向电机端;通过三相PWM逆变实现电机车制动时电能由电机端反馈回电源端;针对电路拓扑进行软硬件设计;最后在matlab/simulink平台搭建仿真模型,通过仿真分析验证该方法的可行性。
[硕士论文] 乔方
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着城市化进程的加快,所需要的经济建设不断加大,高层建筑、大型水利工程、矿区采空区、桥梁工程等工程设施建设不断增加。这使得对地表进行动态变形监测,成为现代研究中的重要内容。动态变形有着极其复杂的内在规律,并非单个因素干扰形成的,每个因素都有所贡献。掌握变形体的变形程度是变形监测的首要目的,根据变形程度的范围判断是否在安全系统内,如果超出安全范围就要采取方案来防止产生灾害,至此,可以看出变形监测的目的不仅仅是监测变形,更重要的是防止灾害发生,确保人身安全。
  本文重点针对位于朱集东煤矿1222(1)工作面的前圩村,对村庄进行监测,以保障村庄的安全。首先,通过建立实时自动化监测系统,获取高频的GNSS数据,时间间隔为1s。其次,利用Kalman滤波方法对获取的高频GNSS数据进行处理分析。最后,通过建立有效的预报模型,进行科学的灾害防治。文章选取采用了两种滤波方法进行实验和分析对比,分别是标准Kalman滤波算法、方差补偿自适应Kalman滤波算法。通过实验对比发现,方差补偿自适应Kalman滤波算法能更好的避免滤波发散,并且较标准Kalman滤波算法,精度较高,其预报值更加接近真实值。同时,为了确定最佳常规测量的时间间隔,文章分别采取了1天、5天、10天和15天的时间间隔进行实验,通过对不同时间尺度下的观测数据进行对比实验发现,时间间隔越短,精度越高,可以达到四等水准的精度要求,但时间间隔越短,所需的成本越高,操作难度越大,考虑以上两点,本文最终确定以10天的时间间隔作为常规测量的时间间隔。实时自动化监测系统和Kalman预报模型的建立可以更精确,更及时发现局部地表的变形情况和趋势,对地表动态变形监测的安全性有了进一步的提升。
[硕士论文] 张志远
动力工程及工程热物理 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:液压支架是综采中最重要的设备之一。液压支架的可靠和稳定支撑不仅关系到煤层的开采成本,而且关乎相关工作者的人身安全。传统液压支架的四连杆构型,虽然也能起到基本的支撑作用,但由于自身结构存在不合理之处,承载能力有限,且不能承受侧向压力,产生了诸多不良影响,造成了各种不同的损害。与此同时,并联机构以其高稳定性、高承载能力、高精度等优点逐渐进入机构研究者的视野。在这样的背景下,相关工作者创造性将并联机构运用于液压支架,开展了相关工作并取得了一定成果。并联液压支架更有利于实现电液控制,控制顶梁下沉速度,降低对支架造成的冲击力,充分利用岩层自身的承载能力,这些都有利于支架保持持久、稳定的工作性能,提高支架可靠性,延长支架使用寿命。因此,并联液压支架研究对于提高液压支架性能、提高煤炭一线工作者安全保障以及降低煤炭开采成本,具有重大理论意义和实际应用价值。
  本文在前期工作者的理论基础上,将两种新的并联机构应用于液压支架,提出两种新型构型的并联液压支架,并从理论和模拟两个角度研究了新机构的可行性和可靠性。为液压支架的发展提供了新的思路,使并联液压支架的研究又向前迈进了一步。
  第一,对3-SPS/PPS、3-SPS/PS并联机构的自由度分别进行了精确的推导,并得到两机构分别是五自由度三转动两移动的并联机构和四自由度三转动一移动的并联机构。后又对机构的消极运动副、驱动副等逐个进行了分析。构型确认无误后,将并联机构成功应用于液压支架的并联支撑机构,完成其在顶梁和底座位置布局。最后,确定了液压支架的总体三维模型并介绍其主要零部件和功能。
  第二,雅可比矩阵对于机构的位形研究具有相当重要的参考价值。从3-SPS/PS和3-SPS/PS构型出发,选择适用于它们机构自身的求解方法分别求解出各自的机构雅可比矩阵。再令各自的雅可比矩阵为零,求解出机构的奇异位形,为避免机构卡死提供了有效的参考。
  第三,在Solidworks中建立机构模型,利用与ADAMS软件的Exchange/Pro接口成功将模型导入ADAMS中,在赋予机构低副和驱动后进行仿真,得出机构的正反解运动曲线图。
  第四,将在Solidworks中建立好的模型导入到ANSYS中,分别对其进行模态分析、静力分析和预应力模态分析。分别得出机构自然状态下的固有频率、机构承载能力和承受载荷下的固有频率,为机构的实物设计提供了很好的理论支撑,避免了不必要的设计失误,大大减少了研发费用。
  总之,本文的研究是并联液压支架研究领域的新成果,设计的新型构型并联液压支架具有重要的实际应用价值。将有望应用到井下和相关领域的实际工作中去,为使用者提供便利。
[硕士论文] 张广汉
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:地下煤炭资源被采出后,会引起岩层和地表在时间和空间上产生复杂的移动变形,这种移动变形对矿产资源安全开采、自然环境、居民日常生活都会造成一定的影响。随着我国煤炭资源的不断开采,重复开采现象越来越频繁。重复开采是在首次开采对岩层和地表破坏的基础上,再次对岩层和地表造成破坏,地表会发生更加剧烈的移动变形。目前对重复开采的研究还不成熟,研究重复开采引起的地表移动变形规律具有十分重要的意义。
  本文以朱集东矿1111(3)重采面为研究对象,结合1111(1)首采面已有成果和1111(3)重采面的实测数据完成了:各期观测移动变形量的计算、绘制移动变形曲线图、计算地表移动稳定后主断面内由实测资料获得的基本参数。根据以上成果并结合地质采矿条件,分析了1111(3)工作面地表移动变形规律,总结该地质采矿条件下重复采动地表移动特点。本文以经典的概率积分法模型为基础,利用模矢法和遗传算法求取1111(3)工作面的预计参数和预计值,将两种方法求出的预计结果与实测值进行分析比较。分析结果得出:遗传算法的预计精度高于模矢法、走向预计结果优于倾向预计结果、下沉预计结果优于水平移动预计结果。同时通过对比发现移动盆地有边缘收敛过快的问题,因此提出了一种改进的概率积分法模型,以修正后的模型为基础,利用遗传算法重新求取1111(3)工作面的预计参数和预计值。结果表明:修改后的模型有效的解决了移动盆地边界收敛过快问题,提高了预计精度。本文的研究内容可为其他类似地质采矿条件下的矿区研究重复采动地表移动变形规律提供一定的参考。
[硕士论文] 胡鸿飞
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿用电机车是矿井运输矸石、材料或人员的主要运输工具。目前各矿使用最多的电机车为铅酸蓄电池与直流电机的组合,铅酸蓄电池电机车虽无需架线、运输便利,但是铅酸蓄电池充电时间长,所需充电配套设施投入大;直流电机因换向器和电刷的存在,加大了井下瓦斯爆炸的隐患。本文以缩短充电时长,提高动态功率输出为主要出发点,将超级电容器作为矿用电机车储能电源,永磁同步电机作为牵引电机,以超级电容器的储能控制为探讨点,着重探讨矿用电机车超级电容动力电源的充电与放电的控制。
  首先介绍了超级电容的储能原理与充电特性,以型号为XK2.5-6/48-2A的蓄电池电机车的参数作为依据,配置了合适的超级电容电池组以及永磁同步电机,确定了矿用超级电容电机车恒流转恒功率的充电策略。随后,设计了以PWM整流变换和双向DC/DC斩波变换为核心的超级电容充放电主电路,其中双向DC/DC变换器在超级电容充电和吸收回馈能量时工作于降压模式,在电机车正常运行时工作于升压模式。针对充电与放电,分别设计了合适的控制策略,以实现超级电容的快速充电以及电机车制动时能量的快速吸收。
  在MATLAB软件中搭建了矿用超级电容电机车的充电控制系统与放电控制系统。通过超级电容充放电模型的仿真,对所提控制策略进行了验证,证明了超级电容恒流转恒功率充电的快速性与可靠性,超级电容作为电机车电源对制动能量吸收与再利用的可行性。对储能控制系统的软硬件部分进行了分析与设计,做了部分实验,验证了储能控制系统和硬件电路的正确性。
[硕士论文] 屈莹莹
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:目前,煤炭仍是我国的主要能源,对煤炭开采技术的研究尤为重要,在煤炭开采过程中,采煤机是主要的工具之一,随着开采技术越来越现代化,采煤机也朝着高产、高效以及大功率的方向在不断发展,这就对采煤机组成部件的可靠性要求更高,尤其是行走机构。行走机构的关键零件在遇到冲击、长时间在载荷较大的工况下工作等情况下容易毁坏,一旦毁坏将严重影响整个采煤机的开采进度,严重影响企业效率。为了增加采煤机行走机构的使用时间,本论文对采煤机行走机构关键零件进行强度分析和疲劳分析,并提出相应的改进意见。
  本论文主要介绍了滚筒采煤机的工作原理及对行走机构进行了介绍,并提出了采煤机行走机构关键零部件经常出现的一些问题。
  运用SolidWorks三维建模软件,按照零件的工程图纸,对采煤机行走机构关键零件建立简化的实体模型。并对齿轨轮受力分析,计算采煤机在不同工况下工作时,其前、后导向滑靴受到的力的大小,为后面采煤机行走机构关键零件的分析奠定基础。
  利用有限元法对齿轨轮的弯曲和齿轨轮与销轨的接触分别在最大载荷下做强度分析,在额定功率下做疲劳分析,并对齿轨轮进行改进;其次,对销轨进行强度分析和疲劳分析;最后,对不同工况下的前后导向滑靴进行强度和疲劳分析,根据分析结果进行改进。
  通过本论文的研究,进一步明确了导致采煤机行走机构关键零件损坏的因素,为其今后的设计和优化提供了依据。
[硕士论文] 王振兵
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着科学技术的不断革新及工程应用领域的持续扩展,对InSAR技术监测精度要求也在不断提高。由于大气水汽在时空上的不稳定特性,大气延迟相位误差的去除工作面临着严峻考验。虽然在该技术发展的道路上,不断有学者提出在大气延迟方面改进InSAR监测精度的方法,如利用GPS数据、MERIS/MODIS近红外水汽数据及一些地面气象监测数据等外部数据去除大气影响,或利用一些改正模型进行延迟相位的估计等方法去除大气水汽延迟误差,但至今仍没有一个统一的改正方式来去除大气延迟相位的影响。本文所研究的利用空间插值的方法去除大气紊流层的影响,提高InSAR技术的监测精度,对应用于煤矿区地表沉降监测上有一定的实用意义。
  本文主要在InSAR中大气水汽延迟改正方面,从利用反距离权重法和普通Kriging插值两个空间插值方法方面对大气紊流层影响进行了改正研究。并以袁店二矿矿区地表沉降作为研究对象,本文的主要研究内容如下几点:
  1.首先论文中利用反距离权重法的空间插值方法对大气水汽延迟相位在InSAR中的影响进行改正,并利用三等水准观测数据进行了改进结果的验证,结果表明,改正后地表形变监测数据比改正前的地表形变监测数据更为与水准监测数据一致,在InSAR技术监测缓慢微小地表形变方面平均改善程度有较大提高。
  2.其次选取紊流层大气相位函数时,分别运用了指数模型、球面模型、高斯模型三种变异函数模型,通过结果对比分析,最终选取了高斯变异函数模型。并在监测区域选取了相干系数相对较高的样本点,并将这些样本点插值到整个干涉图中,利用基于高斯变异函数模型的克里金插值算法将紊流层大气延迟相位插值到整个干涉空间,之后将紊流层大气延迟相位去除。并将反距离权重法与克里金插值法两种校正方式结果与水准测量数据对比分析及进行可靠性验证,从得出的结果中可知,在此监测区域前者的改正效果要优于后者的改正效果。
  3.最后利用D-InSAR融合ArcGIS技术对淮北矿业集团某矿的雷达遥感数据进行的地表形变分析,主要分析了随着时间的推移,同一矿区的地表所发生的沉降变化。随后选取了淮北矿业集团某矿在此期间进行煤层开采的7225开采工作面,并对其开采期间的地表沉降规律进行了精细化分析,随后利用水准观测数据验证大气改正前后InSAR的监测精度,从结果中可知,在形变量较大区域,大气延迟改正后的监测结果变化并不明显,而对于长期微弱缓慢形变区域,大气延迟改正后监测结果的精度具有明显提高。
[硕士论文] 张骎
矿物加工工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:当前,全国大多数选煤厂在重介选煤的工艺控制方面、原生煤泥处理的浮选选煤方面以及压滤生产系统方面均采用传统的人工控制工艺,依靠操作工人的经验和判断,通过眼看、手摸等操作方式来获取数据。虽然在某些环节实现了智能化,如入洗原煤处理量自动控制功能、重介精煤灰分在线检测功能等,但是在某些关键环节仍未实现智能化控制。针对当前涡北选煤厂在人工控制生产方式中存在的缺点和不足,设计一套智能化工作系统可以有效地提升选煤厂的工作效率以及选煤工作的工作质量。
  本文针对当前涡北选煤厂的生产作业系统中存在的问题,提出深度整合重介系统、浮选系统、加压过滤系统、浓缩压滤系统,将各系统整合为一整体,建立清洁低碳、安全高效的现代化、智能化选煤厂的设计思路,以提升各环节自动化水平,提高工作效率,减轻职工劳动强度。在综合分析国内外选煤厂工艺施工技术的基础上,完成重介生产系统、浮游生产系统、压滤生产系统及其他辅助生产系统智能化的设计。用信息化手段管理设备,提高对设备维护的及时性、可靠性。能够对设备运行状况进行监控,实现不同系统间的数据共享,有利于控制系统的完善。实现药剂添加精细化管理,节约生产成本,为生产系统提供可靠实时数据。进而提升选煤厂生产管理的秩序化、合理化,使生产管理人员掌握更多、可靠的生产数据,提高决策的正确性和及时性,并降低生产成本,稳定产品质量,提高精煤产率,提升选煤厂经济效益,有效地提升选煤厂的工作效率,进而增强选煤厂市场竞争力。
[硕士论文] 石长伟
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:煤炭资源是我国国民经济和社会发展的基础性能源与重要原材料。近年来,由于煤炭资源的高强度开采,所造成的地表沉降和环境问题也日益显现,为满足矿井安全开展‘三下’采煤工作的需要,恢复与重建矿区生态环境,对矿区的地表移动沉陷进行持续的监测显得极为重要。对于传统的地表监测方法来说,其工作周期长、劳动强度大且覆盖面积也有限,不能适应矿区生产的要求。随着我国第三代“北斗”卫星导航定位系统的组网,GNSS技术的精度得到了很大的提高,与之相关的自动化监测设备、CORS-RTK技术等在矿山测量中应用也得到了推广。受矿区地理环境的影响,地表移动沉陷的规律也较复杂,同时,由于GNSS技术受高程精度限制较大。因此,本文针对朱集东矿1222(1)工作面的地表移动变形规律及探究CORS-RTK技术在矿山测量中应用的精度及RTK高程、高差代替四等水准测量的可行性。本文所做的工作和成果如下:
  通过对朱集东矿1222(1)工作面进行资料收集、选点埋石、外业数据采集、数据整理等工作,结合矿山开采沉陷理论及矿山开采沉陷综合数据处理与分析软件MISPAS软件、HGO等进行外业数据进行计算及分析,求取地表移动变形参数,绘制了地表移动变形图,分析了地表移动变形规律等。
  通过对1222(1)工作面附近村庄的监测点观测,结合“三下”采煤的相关理论和要求,求取村庄监测点的移动变形量,采用村庄三维变形显示系统软件简称“3DMS软件”对村庄监测点的移动变形进行可视化显示,在此基础上分析村庄变形规律及变形趋势。
  通过对高程系统理论知识的学习,对高程转换模型进行研究,建立了二次曲面模型、多面函数模型、BP神经网络模型三种高程转换模型,并采用1222(1)工作面前期静态数据训练,验证了高程转换模型的精度和可靠性,在此基础上对外业采集的CORS-RTK数据进行高程转换,将转换后的高程、高差与四等水准测量的高程、高差进行对比,探究了RTK高程在矿山开采中代替四等水准测量的可行性。
[硕士论文] 李强
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:针对目前矿用蓄电池电机车及充电系统存在着体积大、续航能力低、工作效率低、蓄电池使用寿命短、加酸加液泄露及铅污染等问题,以及电机车驱动系统与蓄电池充电装置相互分离的应用现状。根据以上问题,本课题展开了矿用电机车充电与驱动一体化拓扑与控制系统的研究。
  课题首先对矿用电机车储能电源和驱动电机作出比较分析,然后根据矿用电机车工作环境情况等综合考量,选出了低速性能更好的驱动电机(永磁同步电机)与充电速度更快、环境友好的储能电源(超级电容器)。根据矿用电机车的实际运行情况,设计了驱动与充电一体化拓扑电路,并计算出了永磁同步电机和超级电容器的参数。其次,根据所设计的一体化电路拓扑,分析了充电与驱动两种模式下的运行机理,即在驱动模式下的永磁同步电机矢量控制与双向DC/DC变换器的电压外环电流内环双闭环控制;在充电模式下的超级电容器的等效模型及多种充电方法,三相电压型PWM整流控制策略等。重点分析了所设计的一体化拓扑电路中超级电容的充电控制策略,提出了采用分阶段恒流转恒压的充电控制策略,大大缩短了充电时间,解决了传统充电方法充电速度慢、中后期大电流充电容易引起超级电容损坏等缺点。最后,根据所设计的一体化电路拓扑,对一体化控制系统的硬件系统和软件思路进行了设计,并在MATLAB/Simulink仿真软件上搭建了一体化控制系统的仿真模型,来验证一体化控制系统的正确性。
  仿真结果表明,所设计的一体化电路拓扑及充电控制策略,解决了矿用电机车充放电彼此分离、工作效率低下、充电时间长等问题,使得矿用电机车能更加高效的满足工作需求。
[硕士论文] 崔高艺
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿用电机车作为矿山主要的辅助运输设备,承担着矸石、设备、人员的运输任务,但是矿用电机车技术发展滞后。直流矿用电机车的电机易产生火花对防爆性要求较高。而且,直流电机车一般采用分级调速和能耗制动方式,能量无法回收。交流矿用电机车采用的异步电机功率因数低,导致能量利用率较低。而永磁同步电机采用电气换向,并具有转矩大,功率因素高,能量易回收的优势。为了提高矿用电机车的驱动性能和电池组能量利用率,本文以使用永磁同步电机的矿用电机车为研究对象,对其调速和能量回馈系统进行分析与研究。
  首先,根据矿用电机车的参数和实际工况,选用永磁同步电机作为牵引电机。并对比永磁同步电机常用的DTC和FOC两种调速控制策略优劣,确定采用FOC控制策略对电机车进行调速。在FOC控制策略中,位置传感器是实现调速的重要组成部分,但在潮湿和高污染的煤矿环境易受影响。本文采用PLL转子位置检测方法配合高频脉振注入法替代机械式位置传感器,提高系统抗干扰能力。然后,分别从矿用电机车的机械制动过程、电机的回馈过程、回馈能量的计算理论、电机车回馈系统电路结构四个角度对能量回馈系统进行了分析。最终,确定了在回馈系统采用双向半桥式DC-DC电路结构实现制动能量的回收。
  最后,对调速系统和制动回馈系统进行了仿真验证。在调速系统中设计了PWM波产生模块、坐标转换模块和锁相环位置观测器,同时详细分析了PI调节过程。在制动回馈系统中,对双向DC-DC变换器采用外环电压调节和内环电流调节,控制母线端电压和电源端电压电流的稳定。各子模块逐一验证后,对永磁同步电机无感FOC调速系统和采用双向DC-DC变换器的制动回馈系统得进行了仿真。结果验证了,在矿用电机车的实际应用参数下无传感器矢量控制系统的稳定性和制动回馈系统的可行性。
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