作为世界上重要的储备资源,煤是一种不可替代的能源在人类的生产和生活。例如,煤炭消费占中国的59%的年度能源消费结构( 1]。一般来说,厚煤层煤炭储量占很大比重,因此完全机械化开采综放技术( 2- - - - - - 6)已广泛应用于煤矿,完全机械化采矿设备逐步提高应用程序的总体性能。综放的过程中,人工判断仍是用于控制打开开关的煤炭,影响煤效率和人员安全在一定程度上屈服,因此有必要改进智能无人coal-caving过程( 7]。

的过程中探索煤炭屈服的智能和无人驾驶过程,煤岩识别技术得到了广泛的关注作为至关重要的一步。王等人提出了一种新的基于激光三角测量步分离方法和重量,使用三维激光扫描技术来计算体积的密度( 8]。通过建立不同煤矸石表面纹理、灰度侯提出方法与人工神经网络相结合的图像特征来识别煤矸石( 9]。太阳等人提出了煤岩界面检测方法通过使用数字图像分析技术基于煤和岩石纹理特征的差异 10, 11]。他等人测量了煤和岩石的光谱反射率和应用多光谱遥感图像探测煤矿矿区( 12]。毛等人提出了一种基于红外光谱快速煤炭分类方法通过测量光谱数据的煤矸石光谱仪( 13, 14]。窦等人利用SVM煤矸石识别方法基于图像分析;支持向量机方法用于识别和选择最佳的图像特征,以减少最优特性,提高类的准确性( 15]。张等人进行了一项探索性研究使用机器视觉来同时检测多个信息网上煤炭质量,包括粒度分布、密度分布,每个密度的灰分分数,和总灰分含量( 16]。以声音信号和振动信号为分析对象,如果等人结合改进的激进的基函数神经网络与Dempster-Shafer证据理论,提出了一种融合识别方法对煤和岩石的切削状态希勒( 17, 18]。上面是一个探索煤岩识别基于图像,射线,和声学信号,但许多外部因素如嘈杂的环境光和暗煤过程中屈服将使识别效果更糟。

为了克服外部环境的影响,许多学者研究了煤岩识别基于振动信号。刘等人提出了一种基于希尔伯特振动特征提取方法光谱信息中心和应用Mahalanobis距离测量振动信号的希尔伯特谱信息熵来有效地检测煤岩界面( 19, 20.]。以液压支架的尾梁的振动信号为研究点,李等人构建特征向量与分形盒维数和小波包能量时刻作为BP神经网络的输入向量识别煤和岩石( 21]。王、张煤岩界面的动态识别提出了一种新的方法基于自适应权重优化和multi-information融合电流、温度、声音、振动信号( 22]。杨等人使用的时域特性计算和遗传性出血性毛细血管扩张症处理煤矸石的振动加速度信号影响金属板,和煤矸石机器学习集成算法获得的识别准确率高( 23, 24]。步识别基于振动信号更适合煤矸石识别煤过程中屈服,因为它的环境干扰小等优点,方便数据采集和高识别率( 25]。然而,大多数学者只是过滤和分析煤岩影响尾梁的振动信号或分析煤岩的影响粒子在金属板或整个液压支架。然而,他们没有盒子的冲击响应特性分析基于结构的尾梁和缺乏相关的响应特性的基础研究箱小尾梁下煤岩颗粒的影响。

基于先前的研究研究弹性碰撞( 26- - - - - - 30.],本文以箱子小尾梁为研究对象,首先建立了球形粒子的理论模型影响金属板。因为盒子小尾梁的响应是不同于一个金属板,很难建立一个理论模型,煤岩颗粒影响箱子的仿真模型基于结构的尾梁是进一步建立研究的差异影响反应时的基于结构的尾梁煤粒子和岩石粒子影响盒小尾梁和的变化影响响应差异的影响下影响速度和联系方式。

在综采综放开采的过程中,煤和岩石颗粒的形状是不规则的。如果某个形状不规则用于后续研究,不仅建模参数太多,研究过程繁琐,而且获得的结果并不代表。球形粒子只能通过半径参数,来确定和碰撞接触区域的面积可以改变通过改变半径参数。因此,在碰撞接触理论模型,煤和岩石颗粒相当于球形粒子,和部分尾梁接触煤和岩石被认为是金属板。

假设煤岩颗粒各向同性,完全弹性,质量均匀,没有摩擦接触表面之间的粒子和尾梁,球形煤岩颗粒影响的理论模型建立了金属板根据赫兹接触。

接触力: (1) F = 4 3 ⋅ R 1 / 2 ⋅ E ⋅ δ 3 / 2 。

等效模量: (2) E = E 1 ⋅ E 2 1 − μ 1 2 ⋅ E 2 + 1 − μ 2 2 ⋅ E 1 。

等效半径: (3) R = R 1 ⋅ R 2 R 1 + R 2 , 在哪里 δ 金属板之间的总接触变形和球形粒子, μ 1 是金属板的泊松比, μ 2 是球形的泊松比煤或岩石颗粒, E 1 金属板的弹性模量, E 2 是球面煤或岩石颗粒的弹性模量, R 1 金属板的半径, R 2 是球面的半径煤或岩石颗粒。从一个平面物体的半径是无限的,也就是说, R 1 = ∞ ,相当于半径 R = R 2 。

在实践中,必须有金属板和煤颗粒之间的摩擦。理论模型更接近现实,需要考虑摩擦的赫兹接触理论的基础上。弗洛勒斯建立了一个非线性弹簧阻尼接触理论考虑弹性力和阻尼耗散力的系统 28, 29日]。

接触力: (4) F N = K δ n + χ δ n δ ˙ 。

迟滞阻尼因素: (5) χ = 3 K 1 − c r 2 δ ˙ − , 在哪里 K 是广义刚度参数, c r 是恢复系数, δ ˙ − 是初始速度联系。

假设金属板是一个独立的个体和考虑金属板的变形影响颗粒(如图 1),挠度方程 y 大调的 和能量方程 W 金属板的赫兹接触力获得如下( 30.]: (6) y 大调的 = F N x 1 x 2 6 E 2 我 2 l ⋅ l 2 − x 1 2 − x 2 2 , W = F N 2 x 1 x 2 12 E 2 我 2 l ⋅ l 2 − x 1 2 − x 2 2 , 在哪里 我 2 金属板的转动惯量, l 金属板的长度, x 1 和 x 2 是距离金属板的左端和右端金属板的影响的观点。

基于上述理论,杨等人研究了接触系统的响应当多个煤和岩石颗粒影响了金属板( 30.),间接证明了接触理论模型的可用性。上述理论适用于粒子影响一个金属板,但理论研究的总体结构的基于结构的尾梁并非完全一样的上述理论研究单一金属板。复杂性是多个金属板焊接横向和纵向形成多个盒子空间在尾梁结构(见框基于结构的尾梁的横截面图 2,只有部分的金属板标记)。当板1是影响煤和岩石颗粒、金属板等板2 - 4直接连接板1将影响它,和板5也会影响板2和板3,从而间接影响板1。它很难建立一个理论模型的基于结构的尾梁影响煤和岩石颗粒之间的相互影响程度,如果扩展自由度,弯曲挠度,旋转自由度,和部分变形自由度之间的各种金属板及其影响因素被认为是在同一时间( 31日, 32]。

因为它很难建立一个理论模型的粒子影响盒子小尾梁,煤岩颗粒和盒子仿真模型的影响进一步研究建立小尾梁的碰撞响应盒小尾梁下煤岩颗粒的影响。综放液压支架(如图 3)主要包括顶梁,盾牌梁,链接,基地,和尾梁,设备在煤炭机械化放顶煤技术至关重要。综放液压支架的最大区别和普通液压支架是煤炭绘图机制是补充道。煤炭绘图机制(如图 4)主要由尾梁,插入板尾梁杰克,杰克插入板、侧板、和其他组件。其中,尾梁和插件板的主要部分是实现煤炭、煤矸石阻塞、和煤炭破碎,侧板可以防止煤和岩石落入液压支架在一定程度上。考虑到尾梁,插入板和侧板都是受煤岩颗粒的影响,位置和插入板和侧板的质量可能会影响仿真结果。因此,尾梁,插入板和侧板的液压支架作为一个整体,构建仿真模型。

因为本文不是整个煤炭屈服机制的研究,但一盒小尾梁为主要研究对象,不考虑力的尾梁杰克在盒子上基于结构的尾梁,只考虑煤岩的冲击响应影响盒小尾梁在固定状态。因此,当建立了仿真模型,只有固定约束集的铰链点尾梁和盾牌梁,以确保箱尾梁固定在小空间。使仿真结果更准确,尾梁分为一个六面体网格质量更好,C3D8R元素类型,和模拟类型显示动态模拟。重力加速度为9.8 m / s²应用于煤岩颗粒和箱尾梁小,影响煤岩颗粒的速度方向是正方向的吗 Z设在系统的坐标轴(垂直向下),和仿真时间是0.005秒。仿真模型图如图 5。

本文通过建立仿真模型的煤岩单粒子弹性影响盒小尾梁,煤颗粒之间的差异影响响应和岩石颗粒影响研究了框尾梁小,影响速度的影响和联系方式进一步研究是有区别的。结论如下: (1)

有盒子的冲击响应的差异小尾梁的影响下煤岩粒子。在岩石颗粒的影响下,尾梁接触碰撞的速度峰值区较大,系统的热力学能和动能更高,和高峰值加速度和速度的非击打式的接触区更大。箱子小尾梁的冲击响应的影响下岩石颗粒明显比,在煤颗粒的影响。

摘要单煤岩颗粒的影响在盒子上小尾梁研究,为进一步研究提供参考箱小尾梁的振动响应影响多个煤岩颗粒。响应不同煤岩颗粒影响盒小尾梁提供了一个依据煤岩识别基于振动信号的过程中屈服煤。