一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台及其应用

1.本发明涉及一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台及其应用，属于放顶煤实验设备技术领域。

背景技术：

2.放顶煤与煤矸识别实验平台是对综放开采放煤过程的模拟再现，设计放顶煤与煤矸识别实验平台可以将放顶煤操作从复杂危险的井下环境转移到实验室中进行模拟，使教师和学生在虚拟场景中通过安全操作的方式进行各类实验，由被动学习转化为主动学习，在放顶煤实验过程中还可以进行煤矸识别以及煤矸识别感知模块最佳布置方式的研究，具有重要意义。
3.中国专利文献cn114033494a公开了一种基于放顶煤模拟试验系统和试验方法，该系统包括：基座；平台，与基座之间通过多个伸缩装置相联接，其中，多个伸缩装置能够独立或同步作伸缩运动；储料箱，固定联接在平台的上端面，且至少具有投料口和排料口；至少一个推送组件，沿着平台的纵向方向布置且与平台可相对运动地联接，用于将位于储料箱内的顶煤推送出排料口，其中，推送组件上具有用于称量被推送顶煤的称重传感器；支撑组件，具有挡煤板，挡煤板倾斜放置在排料口的下端，挡煤板上设置有振动传感器和声音传感器；输送组件，配置在挡煤板的下端，用于在横向方向上输送顶煤。该放顶煤模拟试验系统为现场实现智能化放煤提供理论基础。
4.经检索后发现，目前仍缺少成型的自动化放顶煤与煤矸识别实验平台，还无法实现放顶煤的自动收集、运输、倾倒在液压支架上，所以进行放顶煤与煤矸识别的实验仍具有很大难度。

技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，该实验平台可实现煤块的自动收集、转运、提升及倾倒动作，可替代人工作业，能够轻松进行放顶煤实验。
6.本发明还提供上述实验平台的作业方法。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，包括物料收集装置、物料输送机、物料提升倾倒装置、液压支架、刮板输送机和挡煤板收纳盒；
9.刮板输送机位于液压支架下方，物料收集装置位于刮板输送机的一端，物料提升倾倒装置位于液压支架一侧，物料输送机的两端分别连接物料收集装置和物料提升倾倒装置；
10.液压支架四周通过前挡板、后挡板、左挡板及右挡板围合起来形成一放顶煤空间，挡煤板收纳盒位于左挡板和后挡板一侧，挡煤板收纳盒内设置有多个不同高度可抽插的挡
煤板。
11.本发明技术方案，挡煤板收纳盒紧靠着左挡板和后挡板一侧，根据尾梁不同的角度，插入不同高度的挡煤板，在实验开始前挡煤板和尾梁封堵住放煤口。实验过程中，液压支架支撑住堆积于放顶煤空间内的顶煤，通过抽出挡煤板或控制液压支架尾梁与插板的动作打开放煤口，使煤块落在刮板输送机上被运出，通过刮板输送机一端的物料收集装置将刮板输送机运出的煤块收集起来，再通过物料输送机将煤块运输到物料提升倾倒装置处，最后通过物料提升倾倒装置将煤块提升起来并倒入放顶煤空间，实现煤块的自动收集、运输、提升和倾倒。
12.优选的，所述物料收集装置包括物料收集支架、丝杠驱动电机、丝杠、丝杠导轨、油缸座、升降油缸和物料盒夹持器；丝杠和丝杠导轨安装在物料收集支架的顶部，丝杠驱动电机安装在物料收集支架顶部一侧并与丝杠驱动连接，油缸座滑动连接在丝杠导轨上并与丝杠螺纹连接，升降油缸连接在油缸座的底部，升降油缸的活塞杆连接物料盒夹持器。
13.优选的，所述物料盒夹持器包括夹持臂、夹紧电机、夹紧齿轮和夹紧导轨架，夹紧导轨架与活塞杆端部固定连接，夹紧电机固定安装在夹紧导轨架上且夹紧电机的输出轴连接夹紧齿轮，两侧的夹持臂与夹紧齿轮啮合。
14.优选的，所述物料收集装置还包括至少一个物料收集盒，物料收集盒上设置有开孔，两侧的夹持臂上设置有与开孔相配合的凸块。此设计的好处是，设计特制的物料收集盒能够满足快速提升、安全倾倒的要求，当两侧夹持臂夹紧特制的物料收集盒时，凸块正好插入开孔中，能够稳定地提升物料收集盒，在进行倾倒作业时，不会造成物料收集盒滑脱的危险。
15.优选的，所述物料收集盒叠放在地坑内，地坑底部设置有弹性部件。此设计的好处是，物料收集盒的数量可以根据放煤量自适应调整，除了被物料盒夹持器夹持的物料收集盒，其余的备用物料收集盒放置在其正下方的地坑中，地坑的底部有弹簧，对备用物料收集盒起到支撑以及补偿高度的作用，方便物料盒夹持器夹取。如果一个物料收集盒的容量达不到要求，下方地坑中备用的多个物料收集盒可由物料盒夹持器移动，快速补充到工作位置。
16.优选的，所述物料提升倾倒装置包括龙门架、绞车、升降架、倾倒电机、倾倒杆和物料盒夹持器；升降架滑动连接在龙门架上，绞车设置在龙门架一侧并通过绞车上的缆绳连接升降架，倾倒电机安装在升降架一侧且倾倒电机的输出轴驱动连接倾倒杆，物料盒夹持器固定连接在倾倒杆上。
17.优选的，所述升降架的两端安装有升降滑轮，龙门架的内侧开设有滑槽，升降滑轮位于滑槽内。此设计的好处是，升降滑轮沿着滑槽上下滑动，使得升降架上升下降的动作更顺滑更稳定。
18.优选的，所述绞车设置在龙门架底部的一侧，龙门架顶端设置有缆绳滚筒，缆绳绕过缆绳滚筒后连接升降架。
19.优选的，所述左挡板和右挡板与液压支架固定连接，左挡板和右挡板上均开设有滑槽，左挡板和右挡板外侧分别设置有挡板移动电机，挡板移动电机的输出轴连接有行走轮，挡板移动电机的机壳上设置有连接杆，连接杆穿过滑槽分别与前挡板、后挡板固定连接。此设计的好处是，行走轮与左挡板、右挡板外侧面相接触，挡板移动电机驱动行走轮转
动，行走轮与左挡板、右挡板外侧面产生摩擦力使得行走轮沿着左挡板、右挡板外侧面移动，从而带着前挡板、后挡板沿着滑槽移动。
20.优选的，所述挡板移动电机为双输出轴电机，双输出轴电机的两端连接两个行走轮。此设计的好处是，采用双输出轴电机带动两个行走轮移动，前、后挡板受力更均匀、移动过程更稳定。
21.优选的，所述前挡板包括上支板和下支板，上支板开设有滑槽，上支板外侧面设置有支板移动电机，支板移动电机的输出轴连接有行走轮，支板移动电机的机壳上设置有连接杆，连接杆穿过滑槽与下支板固定连接。此设计的作用是，通过支板移动电机和连接杆带动下支板上下移动。
22.优选的，所述支板移动电机为双输出轴电机，双输出轴电机的两端连接两个行走轮。
23.优选的，所述上支板开设有两个滑槽，支板移动电机的机壳上设置有两根连接杆，两根连接杆分别穿过两个滑槽与下支板固定连接。
24.优选的，所述液压支架包括顶梁、掩护梁、尾梁、插板、尾梁千斤顶、液压千斤顶、液压立柱和底座；顶梁、掩护梁、尾梁和插板依次连接，液压立柱安装在底座上并与顶梁连接，尾梁千斤顶一端连接掩护梁，另一端连接尾梁，插板与尾梁通过矩形套筒副链接，液压千斤顶一端连接尾梁，另一端连接插板。
25.优选的，所述挡煤板收纳盒外形为一立方体，挡煤板收纳盒上设置有多个高度不同的容纳挡煤板的插孔。
26.优选的，所述实验平台还包括工控机，丝杠驱动电机、升降油缸、夹紧电机、物料输送机、绞车、倾倒电机、挡板移动电机、支板移动电机和刮板输送机均与工控机连接。此设计的好处是，通过工控机可以实现实验平台的自动化和智能化作业，通过编写工控机内部不同的程序，可实现不同的实验方案。
27.优选的，所述实验平台还包括计算机、plc、振动传感器、油压传感器、声音传感器和防爆摄像头；振动传感器设置在尾梁底面，油压传感器设置在尾梁千斤顶上，声音传感器设置在尾梁底面、掩护梁底面以及尾梁与掩护梁的交界处，防爆摄像头设置在液压支架一侧；振动传感器、油压传感器、声音传感器和防爆摄像头均与plc连接，plc与计算机连接。此设计的好处是，不同传感器采集到的实验数据，后续由计算机软件进行数据分析。
28.一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台的作业方法，包括以下步骤：
29.1)最初，物料收集盒位于刮板输送机的末端，物料收集盒接满从刮板输送机上运送过来的煤块；
30.2)物料收集装置启动，通过物料盒夹持器、丝杠和升降油缸的动作，将物料收集盒放置在物料输送机上；
31.3)物料输送机启动，将物料收集盒运送到物料输送机的另一端；
32.4)物料提升倾倒装置启动，将物料收集盒夹起、提升、倾倒，实现将煤块倾倒入放顶煤空间；然后，物料提升倾倒装置将空的物料收集盒放在物料输送机上；
33.5)物料输送机反向运转，将空的物料收集盒运送到物料输送机的另一端；
34.6)物料收集装置再次启动，通过物料盒夹持器、丝杠和升降油缸的动作，将物料收
集盒放置在刮板输送机末端的最初位置；
35.7)刮板输送机将之前实验过程中放煤口释放的煤块，再次运送到刮板输送机末端的物料收集盒内；
36.8)重复步骤2)-7)，实现自动循环放顶煤。
37.本发明的技术特点和有益效果：
38.1、本发明实验平台，第一次实现了液压支架相关放顶煤实验的自动化装煤、运煤、倒煤等一系列动作，节省人力，大大提高了学生实验的可操作性及实验效率。
39.2、本发明实验平台，自动化程度和智能化程度高，根据可编程的内在程序进行相关机构的动作和运行，同时能够有效采集相关实验数据进行实验记录及后续的实验数据分析，为放顶煤实验提供了一个全新的实验平台，利于教学和相关实验研究。
附图说明
40.图1为本发明实验平台整体结构示意图；
41.图2为液压支架部分的结构示意图；
42.图3为尾梁和挡煤板收纳盒的结构示意图；
43.图4为挡板移动装置的结构示意图；
44.图5为物料收集装置的结构示意图；
45.图6为物料盒夹持器的结构示意图；
46.图7为物料提升倾倒装置的整体结构示意图；
47.图8为物料提升倾倒装置的局部结构示意图；
48.图9为各传感器和防爆摄像头布置示意图；
49.图中：1-物料输送机，2-液压支架，3-物料提升倾倒装置，4-前挡板，5-左挡板，6-后挡板，7-右挡板，8-支板移动电机，9-物料收集装置，10-刮板输送机，11-挡煤板收纳盒，12-上支板，13-下支板，14-顶梁，15-掩护梁，16-液压立柱，17-底座，18-插板，19-尾梁，20-挡煤板，21-行走轮，22-挡板移动电机，23-物料收集盒，24-物料盒夹持器，25-物料收集支架，26-丝杠驱动电机，27-丝杠，28-丝杠导轨，29-油缸座，30-升降油缸，31-活塞杆，32-夹持臂，33-夹紧电机，34-夹紧齿轮，35-夹紧导轨架,36-绞车，37-缆绳滚筒，38-龙门架，39-升降架，40-倾倒电机，41-升降滑轮，42-倾倒杆，43-油压传感器，44-声音传感器，45-振动传感器，46-防爆摄像头，47-凸块，48-弹簧。
具体实施方式
50.下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
51.实施例1：
52.如图1所示，本实施例提供一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，包括物料收集装置9、物料输送机1、物料提升倾倒装置3、液压支架2、刮板输送机10和挡煤板收纳盒11；
53.刮板输送机10位于液压支架2下方，物料收集装置9位于刮板输送机10的一端，物料提升倾倒装置3位于液压支架2一侧，物料输送机1的两端分别连接物料收集装置9和物料提升倾倒装置3；
54.液压支架2四周通过前挡板4、后挡板6、左挡板5及右挡板7围合起来形成一放顶煤空间，其中前挡板4和后挡板6位于左挡板5和右挡板7之间，挡煤板收纳盒11位于左挡板5和后挡板6一侧，挡煤板收纳盒11内设置有多个不同高度可抽插的挡煤板20。
55.本发明技术方案，挡煤板收纳盒11紧靠着左挡板5和后挡板6一侧，根据尾梁19不同的角度，插入不同高度的挡煤板20，在实验开始前挡煤板20和尾梁19封堵住放煤口。实验过程中，液压支架2支撑住堆积于放顶煤空间内的顶煤，通过抽出挡煤板或控制液压支架尾梁与插板的动作打开放煤口，煤块落在刮板输送机10上被运出，通过刮板输送机10一端的物料收集装置9将刮板输送机10运出的煤块收集起来，再通过物料输送机1将煤块运输到物料提升倾倒装置3处，最后通过物料提升倾倒装置3将煤块提升起来并倒入放顶煤空间，并根据实验的要求改变煤量，控制顶煤厚度，实现煤块的自动收集、运输、提升和倾倒。
56.具体而言，如图2所示，液压支架2包括顶梁14、掩护梁15、尾梁19、插板18、尾梁千斤顶、液压千斤顶(图中未示出)、液压立柱16和底座17；顶梁14、掩护梁15、尾梁19和插板18依次铰接；液压立柱16安装在底座17上并与顶梁14连接，尾梁千斤顶一端连接掩护梁15，另一端连接尾梁19，液压千斤顶一端连接尾梁19，另一端连接插板18。尾梁千斤顶用来驱动尾梁19动作，液压千斤顶用来驱动插板18动作，插板18与尾梁19通过矩形套筒副链接。尾梁19和挡煤板20堵住放煤口，通过抽出挡煤板20或控制尾梁19与插板18的动作打开放煤口，进行顶煤放煤，使顶煤从放煤口落到刮板输送机10上。
57.左挡板5和右挡板7焊接在液压支架2上，左挡板5和右挡板7上均开设有滑槽，左挡板5和右挡板7外侧分别设置有挡板移动电机22，挡板移动电机22为双输出轴电机，双输出轴电机的两端连接两个行走轮21，挡板移动电机22的机壳上设置有连接杆，连接杆穿过滑槽与前挡板4、后挡板6分别固定连接。行走轮21分别与左挡板5、右挡板7外侧面相接触，行走轮21采用摩擦力较大的橡胶轮，当挡板移动电机22驱动行走轮21转动时，行走轮21与左挡板5、右挡板7外侧面产生摩擦力使得行走轮21沿着左挡板5、右挡板7外侧面移动，从而带着前挡板4、后挡板6分别沿着滑槽移动，从而调节前挡板4、后挡板6的位置。调节前挡板4的位置可以改变煤在顶梁上的堆积面积，以模拟不同的放煤条件。调节后挡板6的位置需要配合挡煤板20数量与位置的改变，以控制放顶煤空间与放煤口的大小。采用双输出轴电机带动两个行走轮21移动，前挡板4、后挡板6受力更均匀、移动过程更稳定。
58.其中，前挡板4包括上支板12和下支板13，上支板12开设有滑槽，上支板12外侧面设置有支板移动电机8，支板移动电机8为双输出轴电机，双输出轴电机的两端连接两个行走轮，支板移动电机8的机壳上设置有连接杆，连接杆穿过滑槽与下支板13固定连接。当支板移动电机8驱动行走轮转动时，行走轮在上支板12外侧面产生摩擦力使得行走轮沿着上支板12外侧面移动，从而带着下支板13沿着滑槽上下移动。另外，上支板12开设有两个滑槽，支板移动电机8的机壳上设置有两根连接杆，两根连接杆分别穿过两个滑槽与下支板13固定连接，保证移动过程的稳定性。放煤实验过程中，通过控制液压立柱16的高度来调节顶煤的高度，下支板13沿着上支板12的滑槽上下移动来自动适应不同的液压支架高度。
59.物料收集装置9包括物料收集支架25、丝杠驱动电机26、丝杠27、丝杠导轨28、油缸座29、升降油缸30和物料盒夹持器24；丝杠27和丝杠导轨28安装在物料收集支架25的顶部，丝杠驱动电机26安装在物料收集支架25顶部一侧并与丝杠27驱动连接，油缸座29滑动连接在丝杠导轨28上并与丝杠27螺纹连接，升降油缸30连接在油缸座29的底部，升降油缸30的
活塞杆31连接物料盒夹持器24。
60.物料盒夹持器24包括夹持臂32、夹紧电机33、夹紧齿轮34和夹紧导轨架35，夹紧导轨架35与活塞杆31端部焊接，夹紧导轨架35为一c字型架，夹紧齿轮34位于c字型架内部，夹紧电机33通过螺栓固定安装在夹紧导轨架35上且夹紧电机33的输出轴连接夹紧齿轮34，两侧的夹持臂32伸入c字型架内并与夹紧齿轮34啮合。后续通过夹紧电机33带动夹紧齿轮34转动，从而带动两侧夹持臂32向内收缩或向外扩张，从而夹起或放下物料收集盒23。
61.如图7所示，物料提升倾倒装置3包括龙门架38、绞车36、升降架39、倾倒电机40、倾倒杆42和物料盒夹持器24；升降架39的两端安装有升降滑轮41，龙门架38的内侧开设有滑槽，升降滑轮41位于滑槽内，升降滑轮41沿着滑槽上下滑动，使得升降架39上升下降的动作更顺滑更稳定；龙门架38顶端通过轴承安装有缆绳滚筒37，绞车36通过螺栓固定安装在龙门架38一侧，绞车36上的缆绳绕过缆绳滚筒37后连接升降架39的顶端；倾倒电机40安装在升降架39一侧且倾倒电机40的输出轴驱动连接倾倒杆42，物料盒夹持器24固定连接在倾倒杆42上。后续通过倾倒电机40带动倾倒杆42实现90度角的摆动，将物料收集盒23内的煤块倾倒入放顶煤空间。物料提升倾倒装置中的物料盒夹持器和物料收集装置中的物料盒夹持器一模一样。
62.物料输送机1为现有市售的皮带输送机，皮带输送机的一端伸入物料收集支架25内，皮带输送机的另一端紧靠龙门架38的一侧，皮带输送机可以在物料收集支架25和龙门架38之间来回运送物料收集盒23。
63.挡煤板收纳盒11外形为一立方体，挡煤板收纳盒11上开设有多个高度不同的容纳挡煤板20的插孔。
64.该实验平台还包括工控机(图中未示出)，丝杠驱动电机26、升降油缸30、夹紧电机33、物料输送机1、绞车36、倾倒电机40、挡板移动电机22、支板移动电机8和刮板输送机10均与工控机连接。通过工控机可以实现实验平台的自动化和智能化作业，通过编写工控机内部不同的程序，可实现不同的实验方案。
65.如图9所示，该实验平台还包括计算机、plc、9个振动传感器45、2个油压传感器43、3个声音传感器44和1个防爆摄像头46；9个振动传感器45通过磁铁吸附安装在尾梁19底面，2个油压传感器43通过螺纹连接安装在尾梁千斤顶底端特设的螺纹孔中，3个声音传感器44分别固定在尾梁19下方、掩护梁15下方以及尾梁19与掩护梁15的交界处，1个防爆摄像头46放置在液压支架2一侧，拍摄尾梁19下方的落煤处。将所有传感器连接到plc,读取并记录传感器输出的数据并传输给计算机，油压传感器43监测液压支架尾梁千斤顶的油压，声音传感器44和振动传感器45采集煤矸在尾梁上运动所产生的声音信号和振动信号，防爆摄像头46采集放煤过程中的图像信息，这些采集的信息会被用于煤矸识别的研究，后续由计算机进行实验数据分析。在进行放顶煤实验的过程中，以声音传感器、振动传感器、油压传感器、防爆相机所采集的声音、振动、压力、图像信息为基础，通过改变传感器的安装数量、安装位置、安装姿态，研究传感器安装数量、安装位置、安装姿态以及多个传感器间相互配合关系对煤矸识别精度的影响，进行煤矸多信息异构融合识别实验与方法研究，以助于确定出最佳的识别方法。
66.作业时，通过控制夹紧电机33的转动可以驱动齿轮转动从而通过齿轮齿条啮合驱动夹持臂32，使得两侧夹持臂32能够向中间夹紧或向两边松开，从而夹住或松开物料收集
盒23，通过控制升降油缸30驱动升降活塞杆31来实现物料收集盒23的纵向移动，通过控制丝杠驱动电机26来控制丝杠27的转动，从而驱动油缸座29的移动，实现物料收集盒23的水平移动。通过这些装置来移动物料收集盒23，使物料收集盒23到达不同的位置。在需要收集物料时，物料盒夹持器24夹着物料收集盒23到达刮板输送机10的末端，接住被刮板输送机10运送过来的物料，然后将装满物料的物料收集盒23运到物料输送机1上，由物料输送机1运送到物料提升倾倒装置3处。在空的物料收集盒23被物料输送机1运回来时，驱动物料盒夹持器24到指定位置，夹住物料收集盒23，并将其移动到刮板输送机10末端处，准备再次收集物料。
67.当物料收集盒23被物料输送机1运送到龙门架38下方时，由物料盒夹持器24将物料收集盒23夹住，绞车36启动，转动滚筒拉动缆绳带动升降架39沿着龙门架38的滑槽竖直移动，提升物料收集盒23至倾倒高度。到达倾倒高度之后，启动倾倒电机40带动倾倒杆42转动，倾倒杆42带动整个物料盒夹持器24与物料收集盒23一起转动，倾倒物料。完成倾倒后，控制倾倒电机40反转，让物料收集盒23回到水平位置后，控制绞车36反转，使得物料收集盒23落到物料输送机1上，松开物料盒夹持器24，由物料输送机1将物料收集盒23运回。
68.实施例2：
69.一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，结构如实施例1所述，其不同之处在于：本实施例提供一种特别设计的物料收集盒23，该物料收集盒23为一方形盒体，物料收集盒23上设置有开孔，两侧的夹持臂32上设置有与开孔相配合的凸块47。设计特制的物料收集盒23能够满足快速提升、安全倾倒的要求，当两侧夹持臂32夹紧特制的物料收集盒23时，凸块47正好插入开孔中，能够稳定地提升物料收集盒23，在进行运输、提升、倾倒作业时，不会造成物料收集盒23滑脱的危险。
70.在物料收集支架25的下方有一地坑，地坑底部安装有弹性部件，弹性部件可以是钢板弹簧或螺旋弹簧或橡胶弹簧，本实施例采用螺旋弹簧48。将多个物料收集盒23由下至上叠放在地坑里，物料收集盒的数量可以根据放煤量自适应调整，如果一个物料收集盒的容量达不到要求，下方地坑中备用的多个物料收集盒可由物料盒夹持器移动，快速补充到工作位置。
71.实施例3：
72.一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，结构如实施例1所述，其不同之处在于：挡煤板20的位置与数量可以由人为控制，挡煤板20的末端有方便手持的握杆，在需要改变挡煤板20状态时，可以从挡煤板收纳盒11的后方将挡煤板20拔出或插入。在液压支架高度不变的情况下，通过改变挡煤板20的数量与位置以及液压支架尾梁19与插板18的状态，能够以不同的尾梁角度、不同的插板伸长量进行放顶煤实验。通过改变挡煤板20的数量与位置以及后挡板7的位置，能够控制放顶煤空间与放煤口的大小。
73.实施例4：
74.一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台的作业方法，利用实施例1所述的实验平台，该方法具体包括以下步骤：
75.1)最初，物料收集盒23位于刮板输送机10的末端，物料收集盒23接满从刮板输送机10上运送过来的煤块；
76.2)物料收集装置9启动，通过物料盒夹持器24、丝杠27和升降油缸30的动作，将物
料收集盒23从刮板输送机10末端移送到物料输送机1上；
77.3)物料输送机1启动，将物料收集盒23运送到物料输送机1的另一端；
78.4)物料提升倾倒装置3启动，通过物料盒夹持器24、升降架39、倾倒电机40的动作，将物料收集盒23从物料输送机1上夹起、提升、倾倒，实现将煤块倾倒入放顶煤空间；然后，物料提升倾倒装置3反向作业，将空的物料收集盒放在物料输送机1上；
79.5)物料输送机1反向运转，将空的物料收集盒23运送到物料输送机1的另一端；
80.6)物料收集装置9再次启动，通过物料盒夹持器24、丝杠27和升降油缸30的动作，将物料收集盒23放置在刮板输送机10末端的最初位置；
81.7)刮板输送机10将之前实验过程中放煤口释放的煤块，再次运送到刮板输送机末端的物料收集盒23内；
82.8)重复步骤2)-7)，实现自动循环放顶煤。
83.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，其特征在于，包括物料收集装置、物料输送机、物料提升倾倒装置、液压支架、刮板输送机和挡煤板收纳盒；刮板输送机位于液压支架下方，物料收集装置位于刮板输送机的一端，物料提升倾倒装置位于液压支架一侧，物料输送机的两端分别连接物料收集装置和物料提升倾倒装置；液压支架四周通过前挡板、后挡板、左挡板及右挡板围合起来形成一放顶煤空间，挡煤板收纳盒位于左挡板和后挡板一侧，挡煤板收纳盒内设置有多个不同高度可抽插的挡煤板。2.如权利要求1所述的自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，其特征在于，所述物料收集装置包括物料收集支架、丝杠驱动电机、丝杠、丝杠导轨、油缸座、升降油缸和物料盒夹持器；丝杠和丝杠导轨安装在物料收集支架的顶部，丝杠驱动电机安装在物料收集支架顶部一侧并与丝杠驱动连接，油缸座滑动连接在丝杠导轨上并与丝杠螺纹连接，升降油缸连接在油缸座的底部，升降油缸的活塞杆连接物料盒夹持器。3.如权利要求2所述的自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，其特征在于，所述物料盒夹持器包括夹持臂、夹紧电机、夹紧齿轮和夹紧导轨架，夹紧导轨架与活塞杆端部固定连接，夹紧电机固定安装在夹紧导轨架上且夹紧电机的输出轴连接夹紧齿轮，两侧的夹持臂与夹紧齿轮啮合。4.如权利要求3所述的自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，其特征在于，所述物料收集装置还包括至少一个物料收集盒，物料收集盒上设置有开孔，两侧的夹持臂上设置有与开孔相配合的凸块。5.如权利要求3所述的自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，其特征在于，所述物料提升倾倒装置包括龙门架、绞车、升降架、倾倒电机、倾倒杆和物料盒夹持器；升降架滑动连接在龙门架上，绞车设置在龙门架一侧并通过绞车上的缆绳连接升降架，倾倒电机安装在升降架一侧且倾倒电机的输出轴驱动连接倾倒杆，物料盒夹持器固定连接在倾倒杆上。6.如权利要求5所述的自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，其特征在于，所述左挡板和右挡板与液压支架固定连接，左挡板和右挡板上均开设有滑槽，左挡板和右挡板外侧分别设置有挡板移动电机，挡板移动电机的输出轴连接有行走轮，挡板移动电机的机壳上设置有连接杆，连接杆穿过滑槽分别与前挡板、后挡板固定连接。7.如权利要求6所述的自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，其特征在于，所述前挡板包括上支板和下支板，上支板开设有滑槽，上支板外侧面设置有支板移动电机，支板移动电机的输出轴连接有行走轮，支板移动电机的机壳上设置有连接杆，连接杆穿过滑槽与下支板固定连接。8.如权利要求7所述的自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台，其特征在于，所述实验平台还包括工控机，丝杠驱动电机、升降油缸、夹紧电机、物料输送机、绞车、倾倒电机、挡板移动电机、支板移动电机和刮板输送机均与工控机连接。9.一种如权利要求1-8任一项所述的自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台的作业方法，其特征在于，包括以下步骤：1)最初，物料收集盒位于刮板输送机的末端，物料收集盒接满从刮板输送机上运送过来的煤块；
2)物料收集装置启动，通过物料盒夹持器、丝杠和升降油缸的动作，将物料收集盒放置在物料输送机上；3)物料输送机启动，将物料收集盒运送到物料输送机的另一端；4)物料提升倾倒装置启动，将物料收集盒夹起、提升、倾倒，实现将煤块倾倒入放顶煤空间；然后，物料提升倾倒装置将空的物料收集盒放在物料输送机上；5)物料输送机反向运转，将空的物料收集盒运送到物料输送机的另一端；6)物料收集装置再次启动，通过物料盒夹持器、丝杠和升降油缸的动作，将物料收集盒放置在刮板输送机末端的最初位置；7)刮板输送机将之前实验过程中放煤口释放的煤块，再次运送到刮板输送机末端的物料收集盒内；8)重复步骤2)-7)，实现自动循环放顶煤。

技术总结

本发明涉及一种自动循环放顶煤的液压支架放煤与煤矸识别实验平台及其应用，包括物料收集装置、物料输送机、物料提升倾倒装置、液压支架、刮板输送机和挡煤板收纳盒；刮板输送机位于液压支架下方，物料收集装置位于刮板输送机的一端，物料提升倾倒装置位于液压支架一侧，物料输送机的两端分别连接物料收集装置和物料提升倾倒装置；液压支架四周通过前挡板、后挡板、左挡板及右挡板围合起来形成一放顶煤空间，挡煤板收纳盒位于左挡板和后挡板一侧，挡煤板收纳盒内设置有多个不同高度可抽插的挡煤板。本发明实验平台第一次实现了液压支架相关放顶煤实验的自动化装煤、运煤、倒煤等一系列动作，节省人力，提高了实验的可操作性及实验效率。实验效率。实验效率。