一种确定四柱式液压支架工作状态的方法技术

本发明专利技术实施例一种确定四柱式液压支架工作状态的方法，涉及采煤工作面设备监测及自动化控制技术领域，包括：实时获取液压支架顶梁、前连杆沿走向的俯仰角及底座沿走向的俯仰角和沿工作面方向的倾斜角；及前柱、后柱及左、右侧护板千斤顶受的压力；建立三维地质环境下位姿计算模型及受力计算模型；将获取的俯仰角及倾斜角输入位姿计算模型中，得到液压支架关键点的位置坐标；将获取的压力输入受力计算模型中，得到液压支架顶梁及底座沿走向平面方向及工作面方向的分力及合力，根据获取的姿态、位置数据及液压支架多个主体结构件所受的压力确定支架的工作状态。可以实时地、较为精确地确定出四柱式液压支架在不同地质环境下的工作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种确定四柱式液压支架工作状态的方法
本专利技术涉及采煤工作面设备监测及自动化控制
，尤其涉及一种确定四柱式液压支架工作状态的方法。
技术介绍
液压支架作为综采工作面的重点装备，不仅支撑着采煤必要的作业空间，同时维系着工作面设备和人员的安全，其工作性能的好坏在很大程度上制约着综采工作面的自动化水平。然而，由于液压支架应用在煤矿井下，工作环境恶劣，在围岩载荷变化较大的采场，支架姿态经常发生变化，不合理的姿态类型常会导致支架的整体失稳并造成关键零部件的损坏。同时，在开采过程中因采煤机调高造成顶底板倾斜的现象也时常存在，使得全工作面液压支架姿态不可能处于理想的状态。因此，针对复杂、多样化地质条件下液压支架工作状态监测技术的研究就显的尤为重要。目前对于液压支架工作状态的监测研究多集中于监测系统构成及监测手段上，通常为在液压支架上某几个关键位置上安装传感器，采集得到液压支架关键位置的状态信息，根据几个关键位置的状态信息简单综合确定支架的状态。例如，中国专利申请号为CN201110275902.2、名称为《基于多传感器数据融合的液压支架姿态检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定四柱式液压支架工作状态方法，其特征在于，包括步骤：/n实时获取液压支架顶梁、前连杆沿走向的俯仰角及液压支架底座沿走向的俯仰角和沿工作面方向的倾斜角；/n实时获取液压支架前柱、后柱及左、右侧护板千斤顶承受的压力；/n根据当前综采面三维地质环境建立三维地质环境下液压支架位姿计算模型及受力计算模型；/n将获取的俯仰角及倾斜角输入所述位姿计算模型中，利用所述计算模型计算得到液压支架关键点的位置坐标；/n将获取的压力输入所述受力计算模型中，利用所述受力计算模型计算得到液压支架顶梁及底座分别沿走向平面方向及工作面方向所受的分力，并基于得到的液压支架顶梁及底座分别沿走向平面方向及工作面方向所受的...

【技术特征摘要】
1.一种确定四柱式液压支架工作状态方法，其特征在于，包括步骤：
实时获取液压支架顶梁、前连杆沿走向的俯仰角及液压支架底座沿走向的俯仰角和沿工作面方向的倾斜角；
实时获取液压支架前柱、后柱及左、右侧护板千斤顶承受的压力；
根据当前综采面三维地质环境建立三维地质环境下液压支架位姿计算模型及受力计算模型；
将获取的俯仰角及倾斜角输入所述位姿计算模型中，利用所述计算模型计算得到液压支架关键点的位置坐标；
将获取的压力输入所述受力计算模型中，利用所述受力计算模型计算得到液压支架顶梁及底座分别沿走向平面方向及工作面方向所受的分力，并基于得到的液压支架顶梁及底座分别沿走向平面方向及工作面方向所受的分力计算出液压支架顶梁及底座所受合力；
根据获取的俯仰角、倾斜角、液压支架关键点的位置坐标、液压支架多个主体结构件所受的压力确定液压支架的工作状态；所述多个主体结构件所受的压力包括液压支架顶梁及底座所受的分力及合力。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前综采面三维地质环境建立三维地质环境下液压支架位姿计算模型包括：
构建当前综采工作面三维地质环境几何模型，在三维地质环境几何模型中建立走向平面方向液压支架位姿计算模型，以液压支架底座底面后端所在水平面与竖直面设置平面坐标系XY，坐标原点O，标记出液压支架多个关键点及重心；所述多个关键点分别标记为A、B、C、D、E、F、J、K及M，各关键点的位置坐标依次为(XA,YA)、(XB,YB)、(XC,YC)、(XD,YD)、(XE,YE)、(XF,YF)、(XJ,YJ)、(XK,YK)及(XM,YM)，所述重心标记为(XG,YG)；
所述将获取的俯仰角及倾斜角输入所述位姿计算模型中，利用所述计算模型计算得到液压支架关键点的位置坐标包括：
基于液压支架支撑高度、液压支架前柱、后柱长度、形成液压支架关键点的多个液压支架主体结构件几何长度及获取的俯仰角及倾斜角，利用液压支架位姿计算模型解算出液压支架多个关键点的位置坐标；解算公式为：
























H＝YM+L20·cosα+L1·sinα-L5·sinγ






式中：
K1＝XE2-XA2+YE2-YA2-LDB2+L42
K2＝2·(YE-YA)
K3＝2·(XE-XA)









K7＝XE2-XD2+YE2-YD2-LEF2+LDF2
K8＝2·(YE-YD)
K9＝2·(XE-XD)









其中，H为液压支架支撑高度，XQZ为液压支架前柱长度，XHZ为液压支架后柱长度，L1～L21为液压支架多个主体结构件对应的几何长度；
根据液压支架各部件的重心位置解算出液压支架的重心位置坐标。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据当前综采面三维地质环境建立三维地质环境下液压支架受力计算模型包括：构建当前综采工作面三维地质环境几何模型，在三维地质环境几何模型中建立走向平面方向液压支架第一受力计算模型，以液压支架底座底面后端所在水平面与竖直面设置平面坐标系XY，坐标原点O，标记出液压支架顶梁所承受上覆岩层作用力在走向平面的分力、液压支架顶梁所承受上覆岩层作用力在走向平面分力的作用位置、液压支架顶梁与顶板摩擦力在走向平面的分力、液压支架底座所承受底板支撑力在走向平面的分力、液压支架底座所承受底板支撑力在走向平面分力的作用位置、液压支架底座与底板摩擦力在走向平面的分力，液压支架所受重力在走向平面的分力及液压支架不同主体结构件相对于参考点取矩的力臂大小；所述参考点为前连杆与后连杆延长线的交点；
在三维地质环境几何模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：文治国，任怀伟，周杰，赵国瑞，杜毅博，韩哲，庞义辉，巩师鑫，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11