刮板輸送機(jī)調(diào)直方法與試驗(yàn)研究

王世博，何 亞，王世佳，張博淵，葛世榮

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,江蘇 徐州 221116; 2.中國礦業(yè)大學(xué) 礦山智能采掘裝備協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 徐州 221116)

刮板輸送機(jī)調(diào)直方法與試驗(yàn)研究

王世博1,2，何 亞1,2，王世佳1,2，張博淵1,2，葛世榮1,2

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,江蘇 徐州 221116; 2.中國礦業(yè)大學(xué) 礦山智能采掘裝備協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 徐州 221116)

刮板輸送機(jī)自動調(diào)直是自動化工作面保持直線度的重要前提，為了實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)自動調(diào)直，結(jié)合綜采工作面采煤工藝?yán)霉伟遢斔蜋C(jī)檢測軌跡，建立了刮板輸送機(jī)調(diào)直方法，實(shí)現(xiàn)了在綜采工作面不停機(jī)情況下的刮板輸送機(jī)連續(xù)調(diào)直。通過數(shù)值仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)所提出的刮板輸送機(jī)調(diào)直方法可有效地減小刮板輸送機(jī)的初始粗大直線度誤差，并使刮板輸送機(jī)的直線度誤差穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。刮板輸送機(jī)直線度誤差穩(wěn)定范圍由刮板輸送機(jī)軌跡檢測誤差與液壓支架的推移誤差的偏差(δm,δl)決定。當(dāng)檢測誤差與執(zhí)行誤差服從正態(tài)分布時(shí)，由于檢測誤差和推移誤差在刮板輸送機(jī)推溜點(diǎn)可以部分相互補(bǔ)償，而使刮板輸送機(jī)的直線度誤差穩(wěn)定在6(σm+σl)范圍內(nèi)。刮板輸送機(jī)的穩(wěn)態(tài)直線度誤差只與本次調(diào)直過程有關(guān)，而與之前的調(diào)直過程無關(guān)，有效地避免了誤差累積。

刮板輸送機(jī);直線度誤差;調(diào)直和

長壁綜采工作面以采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)為主要設(shè)備，采煤機(jī)以刮板輸送機(jī)為運(yùn)行軌道往復(fù)運(yùn)行，切割煤壁落煤，并把落下的煤裝入刮板輸送機(jī)。液壓支架支護(hù)和控制采空區(qū)頂板，維持一定的工作空間。長壁綜采自動化工作面是以液壓支架電液控、采煤機(jī)與液壓支架聯(lián)動為特征的工作面[1-2]，電液控支架推移油缸“推溜拉架”過程中存在位移的測量誤差、執(zhí)行誤差，而且在工作面截割循環(huán)中誤差不斷累積，導(dǎo)致若干循環(huán)后刮板輸送機(jī)和液壓支架的直線度不能滿足要求而需要人工干預(yù)[3-4]。因此工作面自動調(diào)直是實(shí)現(xiàn)綜采工作面自動化的關(guān)鍵技術(shù)。

控制刮板輸送機(jī)和液壓支架直線度是保障工作面直線度的基礎(chǔ)[5]，根據(jù)2者之間的連接關(guān)系，工作面自動調(diào)直方法可分為:以液壓支架為基準(zhǔn)的調(diào)直方法和以刮板輸送機(jī)為基準(zhǔn)的調(diào)直方法。以液壓支架為基準(zhǔn)的調(diào)直方法是利用液壓支架之間的位移傳感器[6]、激光陣列[7]、角度與應(yīng)變組合傳感器[8-9]、視覺傳感器[10]等傳感元件，獲得相鄰液壓支架相對位置，在“拉架”過程中使液壓支架兩兩對齊，從而控制液壓支架群組的直線度。然后以液壓支架為基準(zhǔn)，通過高精度的推移油缸行程傳感器控制刮板輸送機(jī)的直線度[11-12]，從而實(shí)現(xiàn)工作面調(diào)直。這種調(diào)直方法需要安裝大量傳感器，降低了工作可靠性;液壓支架兩兩對齊過程中不但存在對齊誤差的累計(jì)，而且缺少工作面調(diào)直的絕對參考方向，極易導(dǎo)致工作面調(diào)直精度降低、調(diào)直方向與回采巷道方向不正交。

以刮板輸送機(jī)為基準(zhǔn)的調(diào)直方法是利用采煤機(jī)定位技術(shù)[13-16]檢測采煤機(jī)運(yùn)行軌跡，根據(jù)采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)的幾何約束關(guān)系，由采煤機(jī)運(yùn)行軌跡反演出具有絕對方位的刮板輸送機(jī)軌跡[17-20]，采用液壓支架推移進(jìn)行刮板輸送機(jī)軌跡修正[21]，實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)直線度控制。液壓支架以推移油缸的零位移為基準(zhǔn)進(jìn)行“拉架”從而保證液壓支架的直線度。這種調(diào)直方法以具有絕對方位的刮板輸送機(jī)姿態(tài)為基準(zhǔn)，不但可避免誤差累計(jì)，而且可保證調(diào)直的方向性。目前關(guān)于刮板輸送機(jī)調(diào)直具體方法鮮有報(bào)道，而且刮板輸送機(jī)檢測誤差與液壓支架推移誤差對直線度誤差的影響規(guī)律尚不明晰。本文以筆者完成的刮板輸送機(jī)姿態(tài)檢測方法[18-19]為基礎(chǔ)，提出刮板輸送機(jī)調(diào)直方法，并進(jìn)行仿真試驗(yàn)和模型試驗(yàn)，評價(jià)刮板輸送機(jī)調(diào)直方法的效用，分析刮板輸送機(jī)檢測誤差與液壓支架推移誤差對直線度誤差的影響規(guī)律，以期為綜采工作面自動調(diào)直提供方法。

1 刮板輸送機(jī)調(diào)直方法

刮板輸送機(jī)調(diào)直基本原理是首先依據(jù)工作面方向確定刮板輸送機(jī)調(diào)直參考目標(biāo)直線，然后根據(jù)刮板輸送機(jī)測量軌跡與參考目標(biāo)直線解算并控制液壓支架的推移距離，在液壓支架推溜過程中將刮板輸送機(jī)調(diào)整為與工作面方向平行的直線狀態(tài)。根據(jù)采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)的運(yùn)動約束關(guān)系，刮板輸送機(jī)測量軌跡由采煤機(jī)運(yùn)動軌跡[14]反演獲得。具體測量方法已在文獻(xiàn)[17-19]中介紹，這里不再贅述。

圖1為東北坐標(biāo)系下工作面刮板輸送機(jī)調(diào)直過程示意。采煤機(jī)定位方法以東北天為參考坐標(biāo)系，因此刮板輸送機(jī)的測量軌跡的參考坐標(biāo)系也是東北天坐標(biāo)系。刮板輸送機(jī)在兩維平面內(nèi)進(jìn)行推移，為了簡化計(jì)算把刮板輸送機(jī)測量軌跡投影到東北坐標(biāo)系。

圖1 刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直示意Fig.1 Schematic of scraper conveyor dynamic alignment

工作面推進(jìn)方向與東方向夾角為Φ。曲線Ln-1代表采煤機(jī)在進(jìn)行第n-1次截割煤壁過程中測量的刮板輸送機(jī)軌跡。采煤機(jī)在進(jìn)行第n-1次截割時(shí)，由于缺少刮板輸送機(jī)調(diào)直的參考目標(biāo)直線，液壓支架按照標(biāo)準(zhǔn)推移距離H(即采煤機(jī)截割深度)推移刮板輸送機(jī)，得到采煤機(jī)進(jìn)行第n次截割時(shí)的刮板輸送機(jī)軌跡曲線Ln。由于液壓支架推移行程存在誤差，所以刮板輸送機(jī)軌跡曲線Ln-1和Ln并不相同。在刮板輸送機(jī)軌跡Ln-1上選擇相對于工作面推進(jìn)方向最滯后點(diǎn)Dn-1，通過該點(diǎn)做一條平行于工作面方向的直線mn-1，再把這條直線沿著工作面推進(jìn)方向平移距離H，得到直線mn作為采煤機(jī)第n次截割時(shí)刮板輸送機(jī)推移調(diào)直的參考目標(biāo)直線。采煤機(jī)在第n次截割的同時(shí)測量出刮板輸送機(jī)軌跡曲線Ln。通過對比曲線Ln與參考目標(biāo)直線mn，計(jì)算出曲線Ln各推溜點(diǎn)與參考目標(biāo)直線mn在工作面推進(jìn)方向上的位置關(guān)系與推移補(bǔ)償距離。若曲線Ln上的推溜點(diǎn)Ti超前于參考目標(biāo)直線mn的距離為Δdi，則該推溜點(diǎn)的推移補(bǔ)償距離為-Δdi，液壓支架推移距離確定為H-Δdi(如推溜點(diǎn)T3)。若曲線Ln上的推溜點(diǎn)Tj滯后于參考目標(biāo)直線mn的距離為Δdj，則該推溜點(diǎn)的推移補(bǔ)償距離為Δdj，液壓支架推移距離確定為H+Δdj(如推溜點(diǎn)T5)。這樣，當(dāng)采煤機(jī)完成第n次截割時(shí)，完整地測量了刮板機(jī)軌跡曲線Ln，而且實(shí)現(xiàn)了對采煤機(jī)第n次截割時(shí)的刮板輸送機(jī)的調(diào)直推溜，獲得了調(diào)直后的刮板輸送機(jī)軌跡曲線Ln+1。在刮板機(jī)軌跡測量曲線Ln上尋找工作面推進(jìn)方向上最滯后的點(diǎn)Dn，通過該點(diǎn)做平行于工作面的直線m’n，再把這條直線沿工作面推進(jìn)方向平移距離H得到第n+1次截割時(shí)的參考目標(biāo)直線mn+1，重復(fù)第n次截割過程中的測量與計(jì)算，完成第n+1次截割時(shí)刮板輸送機(jī)調(diào)直推溜。按照這樣的循環(huán)，刮板輸送機(jī)在工作面連續(xù)推進(jìn)過程中不斷地修正而保持一定的直線度，具體流程如圖2所示。

圖2 工作面刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直流程Fig.2 Dynamic alignment flowchart of scraper conveyor

這種刮板輸送機(jī)調(diào)直方法在采煤機(jī)正常截割煤壁過程中檢測刮板輸送機(jī)軌跡，進(jìn)而獲得有絕對方向的參考目標(biāo)直線為調(diào)直基準(zhǔn)，在采煤機(jī)下一次截割過程中控制液壓支架的推移距離以保障刮板輸送機(jī)的直線度，實(shí)現(xiàn)了工作面不停機(jī)地連續(xù)動態(tài)調(diào)直。刮板輸送機(jī)的直線度誤差只與本次調(diào)直過程中的刮板輸送機(jī)形狀檢查誤差和液壓支架的推移誤差有關(guān)，可有效避免刮板輸送機(jī)直線度誤差的累計(jì)。

刮板輸送機(jī)的調(diào)直方向必須平行于工作面，因此本文采用給定方向上直線度指標(biāo)[22-24]評定刮板輸送機(jī)的調(diào)直效果。如圖1所示，通過刮板輸送機(jī)運(yùn)行軌跡Ln+1上的最超前點(diǎn)Bn+1和最滯后點(diǎn)Dn+1，作平行于工作面方向的直線h2和直線h1，將這兩條直線沿工作面推進(jìn)方向的距離Δh作為刮板輸送機(jī)軌跡Ln+1的直線度誤差。

2 數(shù)值仿真

為了檢驗(yàn)調(diào)直方法的效果，利用Matlab軟件對工作面調(diào)直過程進(jìn)行數(shù)值仿真。工作面推進(jìn)方向與東方向夾角Φ為π/2，刮板輸送機(jī)上液壓支架推溜點(diǎn)的間距為1.00 m，液壓支架的標(biāo)準(zhǔn)推移距離H為0.8 m。利用Matlab隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生一條曲線作為刮板輸送機(jī)初始軌跡，該軌跡直線度誤差Δh為230 mm。刮板輸送機(jī)軌跡檢測誤差δm和液壓支架推移執(zhí)行誤差δl為影響調(diào)直刮板輸送機(jī)直線度的主要因素。誤差δm和δl為相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，隨機(jī)誤差一般服從正態(tài)分布。本文在δm和δl服從不同正態(tài)分布情況下對刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直進(jìn)行數(shù)值仿真試驗(yàn)。

(1)刮板輸送機(jī)軌跡檢測和液壓支架推移執(zhí)行均無誤差情況下的刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直過程如圖3所示，第1次按照標(biāo)準(zhǔn)距離H推移后的刮板輸送機(jī)軌跡與初始軌跡一致。第2次推移時(shí)，通過對比刮板輸送機(jī)軌跡與參考目標(biāo)直線，獲得推移補(bǔ)償距離，第2次推移后刮板輸送機(jī)調(diào)直為理想直線，即直線度誤差Δh=0，表明了刮板輸送機(jī)調(diào)直方法的正確性。

圖3 刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直過程(δm=0，δl=0)Fig.3 Dynamic alignment of the scraper conveyor (δm=0,δl=0)

(2)假設(shè)刮板輸送機(jī)軌跡檢測無誤差，液壓支架推移執(zhí)行誤差δl服從均值為0，方差為64 mm2的正態(tài)分布。第1次按照標(biāo)準(zhǔn)距離H推移后，在推移執(zhí)行誤差的影響下刮板輸送機(jī)的直線度誤差增大為235 mm。通過對比刮板輸送機(jī)軌跡與參考目標(biāo)直線解算推移補(bǔ)償距離，第2次調(diào)直推移后刮板輸送機(jī)直線度誤差降低為32.61 mm(圖4)。按照刮板輸送機(jī)調(diào)直方法進(jìn)行連續(xù)推移調(diào)直，刮板輸送機(jī)直線度隨推移次數(shù)的變化如圖5所示。刮板輸送機(jī)直線度誤差在第2次推移調(diào)直后迅速下降，之后在40 mm附近波動，刮板輸送機(jī)的最大直線度誤差為54.81 mm，最小直線度誤差為28.96 mm，平均直線度誤差為41.77 mm。

圖4 刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直過程(δm=0，δl～N(0,64))Fig.4 Dynamic alignment of the scraper conveyor (δm=0,δl～N(0,64))

圖5 刮板輸送機(jī)直線度誤差隨推移次數(shù)的變化(δm=0，δl～N(0,64))Fig.5 Variation of the straightness error of the scraper conveyor with advancing cycles (δm=0,δl～N(0,64))

(3)假設(shè)刮板輸送機(jī)軌跡檢測無誤差，液壓支架推移執(zhí)行誤差δl服從均值為0，方差為324 mm2的正態(tài)分布。圖6為刮板輸送機(jī)直線度誤差隨推移次數(shù)的變化，刮板輸送機(jī)在第2次推移后部分消除了初始的粗大直線度誤差，而后在一定范圍內(nèi)隨推移次數(shù)波動，刮板輸送機(jī)的最大直線度誤差為114.19 mm，最小直線度誤差為61.02 mm，平均直線度誤差為85.02 mm。

圖6 刮板輸送機(jī)直線度誤差隨推移次數(shù)的變化(δm=0，δl～N(0,324))Fig.6 Variation of the straightness error of the scraper conveyor with advancing cycles (δm=0,δl～N(0,324))

(4)假設(shè)刮板輸送機(jī)軌跡檢測誤差δm和液壓支架推移執(zhí)行誤差δl均服從均值為0，方差為64 mm2的正態(tài)分布。圖7為刮板輸送機(jī)直線度誤差隨推移次數(shù)的變化。與前面試驗(yàn)相似，刮板輸送機(jī)在第2次推移后部分消除了初始的粗大直線度誤差，而后隨推移次數(shù)在一定范圍內(nèi)波動，刮板輸送機(jī)的最大直線度誤差為74.23 mm，最小直線度誤差為41.89 mm，平均直線度誤差為57.76 mm。

圖7 刮板輸送機(jī)直線度誤差隨推移次數(shù)的變化(δm～N(0,64),δl～N(0,64))Fig.7 Variation of the straightness error of the scraper conveyor with advancing cycles (δm～N(0,64),δl～N(0,64))

(5)假設(shè)刮板輸送機(jī)軌跡檢測誤差δm服從均值為0，方差為64 mm2的正態(tài)分布，液壓支架推移執(zhí)行誤差δl服從均值為0，方差為324 mm2的正態(tài)分布。通過對比校正，刮板輸送機(jī)完成第2次推移時(shí)的直線度誤差為92.03 mm，之后100次推移過程中，刮板輸送機(jī)的最大直線度誤差為127.58 mm，最小直線度誤差為71.95 mm，平均直線度誤差為96.42 mm(圖8)。

圖8 刮板輸送機(jī)直線度誤差隨推移次數(shù)的變化(δm～N(0,64)，δl～N(0,324))Fig.8 Variation of the straightness error of the scraper conv-eyor with advancing cycles (δm～N(0,64),δl～N(0,324))

(6)假設(shè)刮板輸送機(jī)軌跡檢測誤差δm服從均值為10 mm，方差為64 mm2的正態(tài)分布，液壓支架推移執(zhí)行誤差δl服從均值為15 mm，方差為324 mm2的正態(tài)分布。刮板輸送機(jī)完成第2次推移時(shí)的直線度誤差為92.03 mm，之后100次推移過程中，刮板輸送機(jī)的最大直線度誤差為130.42 mm，最小直線度誤差為71.61 mm，平均直線度誤差為96.32 mm(圖9)。這與圖8的數(shù)據(jù)極為相似，說明檢測誤差、執(zhí)行誤差均值大小對直線度誤差幾乎沒有影響。

圖9 刮板輸送機(jī)直線度誤差隨推移次數(shù)的變化(δm～N(10,64)，δl～N(15,324))Fig.9 Variation of the straightness error of the scraper conveyor with advancing cycles (δm～N(10,64),δl～N(15,324))

表1匯總了6組仿真試驗(yàn)的結(jié)果數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，本文所提出的刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直方法可有效地減小刮板輸送機(jī)的初始粗大直線度誤差，并使刮板輸送機(jī)的直線度誤差穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。刮板輸送機(jī)直線度誤差穩(wěn)定范圍受刮板輸送機(jī)軌跡檢測誤差和推移誤差的影響，當(dāng)檢測誤差和推移誤差均為零時(shí)，

刮板輸送機(jī)可保持為理想直線。根據(jù)刮板輸送機(jī)調(diào)直原理及其直線度評定方法，當(dāng)存在刮板輸送機(jī)檢測誤差與推移誤差時(shí)，調(diào)直后的刮板輸送機(jī)直線度誤差由Δh為

式中,max(δmi+δli)為本次調(diào)直過程中推溜點(diǎn)檢測誤差與推移誤差的最大值;min(δmi+δli)為本次調(diào)直過程中推溜點(diǎn)檢測誤差與推移誤差的最小值。因此，刮板輸送機(jī)的穩(wěn)態(tài)直線度誤差只與本次調(diào)直過程有關(guān)，而與之前的調(diào)直過程無關(guān)，這樣可有效地避免誤差累積。執(zhí)行誤差和檢測誤差可以看作由其均值和偏差構(gòu)成，則式(1)可進(jìn)一步推導(dǎo)為

表明，刮板輸送機(jī)直線度誤差只與檢測誤差和執(zhí)行誤差的偏差有關(guān)，而與誤差均值無關(guān)。表1中仿真試驗(yàn)(5)和(6)的結(jié)果對比即可證明此點(diǎn)。因此，控制檢測誤差和執(zhí)行誤差的離散程度是減小刮板輸送機(jī)直線度誤差的重要措施。當(dāng)檢測誤差和執(zhí)行誤差服從正態(tài)概率分布時(shí)，其極限誤差在±3σ范圍內(nèi)的置信概率達(dá)到99.74%，在此概率條件下，根據(jù)式(1)，(2)可知，刮板輸送機(jī)理論最大直線度誤差為6(σm+σl)。由表1可知，若只存在推移誤差，仍有小概率事件發(fā)生，即刮板輸送機(jī)的最大直線度誤差大于理論最大直線度誤差。而當(dāng)檢測誤差和執(zhí)行誤差同時(shí)存在時(shí)，由于兩個(gè)誤差在刮板輸送機(jī)推溜點(diǎn)可以部分相互補(bǔ)償，而使刮板輸送機(jī)的直線度誤差在理論最大直線度誤差以內(nèi)。

表1刮板輸送機(jī)檢測誤差與推移誤差對其穩(wěn)態(tài)直線度誤差影響
Table1Effectofdetectionerrorandadvancingerrorofthescraperconveyoronitsstraightnesserror

試驗(yàn)檢測誤差δm/mm均值μm均方差σm范圍±3σm推移誤差δl/mm均值μl均方差σl范圍±3σl直線度誤差δh/mm最大最小均值理論最大值10000000000200008-24～2454.8128.9641.71483000018-54～54114.1961.0285.02108408-24～2408-24～2474.2341.8957.7696508-24～24018-54～54127.5871.9596.421586108-24～241518-54～54130.4271.6196.32158

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直模擬試驗(yàn)裝置如圖10所示，可彎曲軌道模擬刮板輸送機(jī)，氣缸模擬液壓支架推移油缸，可彎曲軌道由氣缸推移控制其形狀。采煤機(jī)模型在可彎曲軌道上行走，安裝在采煤機(jī)模型上的定位裝置檢測可彎曲軌道的形狀并上傳到上位機(jī)1。上位機(jī)1根據(jù)實(shí)時(shí)測量的可彎曲軌道形狀曲線，利用刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直算法解算氣缸推移補(bǔ)償距離，并傳送到上位機(jī)2。上位機(jī)2控制氣缸推移，并通過安裝在氣缸上的位移傳感器測量氣缸推移距離。

圖10 刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直模擬試驗(yàn)裝置示意與實(shí)物Fig.10 Schematic and real model of scraper conveyor dynamic alignment device

試驗(yàn)時(shí)以軌道起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立東北天坐標(biāo)系作為可彎曲軌道軌跡測量參考坐標(biāo)系?？蓮澢?/p>

軌道初始狀態(tài)為彎曲形狀，采煤機(jī)模型按照采煤工藝在可彎曲往復(fù)運(yùn)行，同時(shí)檢測可彎曲軌道形狀，按照本文所提出的刮板輸送機(jī)動態(tài)調(diào)直方法對可彎曲軌道進(jìn)行推移調(diào)直，氣缸標(biāo)準(zhǔn)推移距離H設(shè)定為400 mm。

圖11為可彎曲軌道軌跡隨推移次數(shù)的變化?？蓮澢壍莱跏贾本€度誤差為187 mm(表2)，采煤機(jī)模型沿著可彎曲軌道行走，同時(shí)檢測獲得軌道軌跡。此時(shí)調(diào)直參考目標(biāo)直線還沒有產(chǎn)生，氣缸按照標(biāo)準(zhǔn)推移距離400 mm進(jìn)行推移。由于存在推移誤差，可彎曲軌道經(jīng)第1次推移后的直線度誤差增大到201 mm(表2)。選取可彎曲軌道檢測軌跡的最滯后點(diǎn)作平行于工作面方向的直線m0，并將此直線沿工作面回采方向平移400 mm得直線m1作為可彎曲軌道第2次推移的參考目標(biāo)直線。采煤機(jī)模型反向行走檢測可彎曲軌道形狀軌跡，并實(shí)時(shí)對比檢測軌跡與參考目標(biāo)直線m1確定推移點(diǎn)的推移距離，第2次推移后可彎曲軌道直線度誤差降低為71 mm(表2)，表明調(diào)直方法的有效性。根據(jù)式(1)可確定刮板輸送機(jī)調(diào)直直線度誤差范圍為96 mm，由于檢測誤差和執(zhí)行誤差在推溜點(diǎn)的補(bǔ)償作用，而使調(diào)直后直線度誤差小于理論最大直線度誤差。

圖11 可彎曲軌道軌跡隨推移次數(shù)的變化Fig.11 Variation of flectional railway path during advancing

參 數(shù)檢測誤差δm/mm最大最小均值均方差執(zhí)行誤差δl/mm最大最小均值均方差直線度誤差/mm理論實(shí)測初始軌跡13.7-53.4-15.123.2—————187第1次推移11-39.1-8.413.9631533.615.2—201第2次推移————58230.116.39671

4 結(jié) 論

提出的刮板輸送機(jī)調(diào)直方法以有絕對方向的參考目標(biāo)直線為基準(zhǔn)，在工作面推溜過程中進(jìn)行刮板輸送機(jī)自動調(diào)直，即保證了刮板輸送機(jī)調(diào)直的方向性，也實(shí)現(xiàn)了綜采工作面不停機(jī)地連續(xù)調(diào)直。利用Matlab軟件和試驗(yàn)裝置對調(diào)直方法進(jìn)行數(shù)值仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證，表明所提出的刮板輸送機(jī)調(diào)直方法可有效地減小刮板輸送機(jī)的初始粗大直線度誤差，并使刮板輸送機(jī)的直線度誤差穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。刮板輸送機(jī)的直線度誤差穩(wěn)定范圍由刮板輸送機(jī)軌跡檢測誤差與液壓支架的推移誤差的偏差決定，與誤差均值無關(guān)。當(dāng)檢測誤差與執(zhí)行誤差服從正態(tài)分布時(shí)，由于兩個(gè)誤差在刮板輸送機(jī)推溜點(diǎn)可以部分相互補(bǔ)償，而使刮板輸送機(jī)的直線度誤差穩(wěn)定在6(σm+σl)范圍內(nèi)。刮板輸送機(jī)的穩(wěn)態(tài)直線度誤差只與本次調(diào)直過程有關(guān)，而與之前的調(diào)直過程無關(guān)，有效地避免了誤差累積。

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Studyonthealignmentmethodandexperimentofscraperconveyor

WANG Shibo1,2,HE Ya1,2,WANG Shijia1,2,ZHANG Boyuan1,2,GE Shirong1,2

(1.SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China; 2.IntelligentMiningEquipmentCol-laborativeInnovationCenter,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China)

Auto-alignment of scraper conveyor is an important precondition for the straightness of a longwall face.In order to realize the auto-alignment of scraper conveyor,an alignment method of scraper conveyor integrated with the working process of longwall face was developed on the basis of the survey track of a scraper conveyor.According to this method,the scraper conveyor can be continuously adjusted for alignment without the interrupt of longwall face.Through numerical simulating and experimental verification,the initial large straightness error of the scraper conveyor can be reduced with the method.The straightness error was limited within a certain range.The range of straightness error was decided by the deviation (δm,δl) of detection error and the advancing error of the scraper conveyor.When the detection error and advancing error obeyed a normal distribution,the straightness error of the scraper conveyor was lower than 6(σm+σl) for the mutual offset between the detection error and advancing error at the advancing points of the scraper conveyor.The straightness error was related to the current alignment and independent of the previous alignment.This avoids error accumulation effectively.

scraper conveyor;straightness error;alignment

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10.13225/j.cnki.jccs.2017.0350

WANG Shibo,HE Ya,WANG Shijia,et al.Study on the alignment method and experiment of scraper conveyor[J].Journal of China Coal Society,2017,42(11):3044-3050.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2017.0350

TD528.3

A

0253-9993(2017)11-3044-07

2017-03-19

2017-07-08責(zé)任編輯許書閣

國家自然基金聯(lián)合基金資助項(xiàng)目(U1510116，U1610251);江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PAPD)

王世博(1979—)，男，河北新河人，教授，博士。E-mail:wangshb@cumt.edu.cn