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掘进机截割部数字孪生虚拟监控系统研究

掘进机截割部数字孪生虚拟监控系统研究

作者：陈高汉辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

随着传统制造业与互联网信息技术的逐渐融合,传统制造向智能制造转变。智能制造的基础是物理空间与数字空间的互联互通,而数字孪生是实现物理空间与数字空间融合最佳途径。本文基于掘进机的数字孪生,研究了掘进机截割部工作过程中异构... 详细信息

随着传统制造业与互联网信息技术的逐渐融合,传统制造向智能制造转变。智能制造的基础是物理空间与数字空间的互联互通,而数字孪生是实现物理空间与数字空间融合最佳途径。本文基于掘进机的数字孪生,研究了掘进机截割部工作过程中异构数据的可视化监控技术、掘进机截割部数字孪生物理规则的融合方法,最终开发了基于数字孪生的掘进机截割部虚拟监控系统。本文的主要研究内容如下:(1)完成了虚拟监控系统的总体设计,分析了系统的功能需求,确定了开发原则,提出了开发流程;对虚拟监控系统进行分析得出核心目标是提升掘进机截割部数字孪生的映射性能,从而实现基于数字孪生的虚拟监控。(2)实现了基于异构数据的掘进机可视化监控,分析并采集了掘进机截割部工作过程的异构数据,设计了数据的集成表达方式,实现了基于Redis和Rabbit MQ的异步传输方法,设计开发了数据管理平台;实现了基于Unity3D的数据可视化映射以及通过场景剔除对显示性能进行优化。(3)实现了掘进机截割部工作过程的摆角的数字孪生物理仿真,针对掘进机截割部截割过程中的参数设计了实验,采集了相关的摆角数据,在实验数据的前提下搭建了基于BP神经网络的截割臂摆角模型,经结果验证预测模型具有较好的精度且满足虚拟监控系统的实时性要求,基于Unity3D中的UGUI开发了图表的可视化模块,实现了摆角预测模型的可视化,实现了截割臂摆角的物理仿真。(4)完成了虚拟监控系统的集成与测试,说明了虚拟监控系统的开发环境、系统的运行流程以及系统的界面,对虚拟监控系统进行了集成与测试,测试虚拟监控系统的对硬件资源的占用率较低,满足虚拟监控系统的功能与性能要求。该论文有图36幅,表10个,参考文献48篇。

关键词：数字孪生掘进机截割部 BP神经网络虚拟监控

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基于故障树的掘进机截割部液压系统故障分析

煤矿机械 2020年第5期41卷 171-173页

作者：陈淑英包头轻工职业技术学院内蒙古包头014030

针对掘进机液压系统故障难以定位的问题,以掘进机截割部液压系统为例,提出一种基于故障树的掘进机液压系统故障定位方法。首先采用故障树分析法对掘进机截割部升降失效的原因进行逻辑分析并建立故障树;其次结合故障树和部件失效率求出... 详细信息

针对掘进机液压系统故障难以定位的问题,以掘进机截割部液压系统为例,提出一种基于故障树的掘进机液压系统故障定位方法。首先采用故障树分析法对掘进机截割部升降失效的原因进行逻辑分析并建立故障树;其次结合故障树和部件失效率求出顶事件的故障概率,并结合底事件和顶事件的故障率求出底事件的概率重要度和关键重要度;最后对部件的关键重要度进行排序。工程计算结果表明,维修人员可以根据排序结果进行顺序排查,可准确地定位故障并提出解决方案,避免盲目操作,提高了维修效率。

关键词：故障树液压系统掘进机截割部重要度

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悬臂式掘进机截割部虚拟样机建模及仿真

悬臂式掘进机截割部虚拟样机建模及仿真

作者：曹均太原理工大学

学位级别：硕士

掘进机截割部是掘进机的关键零部件,是掘进机直接截割煤岩的机构,截割部一般由截割头、行星减速器、截割臂和截割电动机等组成,截割电动机通过行星减速器驱动截割头旋转,再由截割头上的截齿直接截割破碎煤岩。因此行星减速器各零件的受... 详细信息

掘进机截割部是掘进机的关键零部件,是掘进机直接截割煤岩的机构,截割部一般由截割头、行星减速器、截割臂和截割电动机等组成,截割电动机通过行星减速器驱动截割头旋转,再由截割头上的截齿直接截割破碎煤岩。因此行星减速器各零件的受力及振动情况,截割头外形设计及截齿排列设计都会对掘进机截割煤岩的工作效率产生直接影响。本课题以某型号掘进机截割部为研究对象,采用三维建模软件UG对截割部的各零部件建模,通过对截割头截齿各参数的分析,对截割头截齿进行了重新排列,并绘制了截齿排列图和相应的截割煤岩切削图。截齿重新排列的结果表明,在主切削段煤岩的块度大小均匀,截齿受力均衡。通过掘进机截割煤岩受力的经典公式利用Matlab软件计算出截齿的受力曲线,作为截割头所受的负载转矩与额定的输入转速一起作为ADAMS参数进行ADAMS动力学仿真得出了截割部各零件的受力图。为验证整个截割部ADAMS仿真积分格式选择的合理性,对截割部二级行星减速器进行了不同积分格式仿真和刚柔耦合仿真,结果表明SI2积分格式选择合理。为得到截割部关键零件的具体受力情况,利用Workbench软件和经典的ANSYS进行了整体仿真,并比较了两种软件分析的优缺点,同时在仿真过程中采用整体分析方法,相对于单个零件,整体仿真的结果更加精确可靠,为此类的研究提供了一种可靠的研究方法。对截割部中二级行星减速器的零件进行了疲劳分析,得出了二级行星减速器关键零部件的疲劳寿命极限。通过对掘进机截割部的建模、截齿的重新排列、截割部ADAMS动力学仿真和Workbench及ANSYS的瞬态动力学仿真和疲劳分析,得出了截割部关键零部件受力情况,位移变形情况和疲劳寿命情况,为同类掘进机的研究提供了坚实的基础。

关键词：掘进机截割部三维建模截齿排列动力学仿真刚柔耦合仿真瞬态动力学分析疲劳分析

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平衡阀在掘进机液压系统中的应用

山西焦煤科技 2007年第Z1期31卷 103-104页

作者：裴进维西山煤电集团公司官地矿

掘进机截割部如果下降动作控制不当,会出现开降油"窜动"的现象。本文对平衡阀在改善掘进机截割部下降的平稳性方面所起的作用进行了详细的阐述。

关键词：掘进机截割部油缸平稳下降平衡阀

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硬岩掘进机振动特性研究

世界科技研究与发展 2011年第5期33卷 867-869页

作者：赵丽娟包伟王铜辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000

基于Pro/E、MATLAB、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境,建立了掘进机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型。施加外部激励,利用ADAMS/VIBRATION模块对其振动特性开展了研究,确定出回转台在截割硬岩载荷激励作用下的响应,得出对系统整体... 详细信息

基于Pro/E、MATLAB、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境,建立了掘进机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型。施加外部激励,利用ADAMS/VIBRATION模块对其振动特性开展了研究,确定出回转台在截割硬岩载荷激励作用下的响应,得出对系统整体性能不利的模态振型和频率;并与减速机构转动频率进行比较,为掘进机截割部的振动提供了理论依据,对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。

关键词：掘进机截割部振动刚-柔耦合模态