拉钩筋自动弯折装置设计与分析

针对当前拉钩筋装配化施工安装工艺需求,设计一种拉钩筋弯折装置。基于拉钩筋弯折工艺试验,提出了具有夹紧和弯折功能的装置构型。基于弯折装置结构特点,通过理论分析的方法建立了夹紧和弯折机构的运动学模型。基于弯折机构使用和设计要求,采用虚拟样机技术对弯折机构进行多体动力学和有限元结构静力学仿真分析。结果表明:弯折机构在运动过程中动作平滑,各杆件结构强度和刚度在合理范围之内,满足机构运动的平顺性和机械结构的可靠性要求。设计了弯折驱动液压缸电液位置控制系统,通过仿真验证了控制系统的可行性。最后,通过试验对弯折装置使用性能进行验证,结果表明:拉钩筋弯折装置整体结构性能满足设计和工程要求,极大提升了拉钩筋安装效率,达到预期目标。

三自由度液压机械臂自动整平系统设计与研究

针对水下抛石基床整平需求,设计一套基于挖掘机三自由度液压机械臂的自动整平系统。对臂架机械结构进行适应性改造,通过试验计算其作业负载,结合有限元法验证改造结构的可靠性。基于D-H法和几何法搭建臂架正、逆运动学模型,将铲尖轨迹运动转换为臂架各构件的协同控制。设计基于PID控制的臂架电液比例位置控制系统,通过AMESim验证了臂架驱动控制系统方案的可行性。结合北斗定位技术,搭建臂架自动整平系统架构,提出适用于工程应用场景的定位、整平作业流程。最后,通过工程试验和应用对自动整平系统进行了验证。试验和应用结果表明:采用三自由度液压机械臂的基床整平效率更高、成本更低,整平精度也满足施工要求。

核岛承压设备抗震分析过程中的模型简化方法研究

以AP1000核岛高压蓄势器为例,采用梁杆模型对结构进行简化。将筒体、封头等主要受压元件在保证质量和刚度的前提下进行等效处理,并通过密度等效原则将内部介质的质量附加在封头上。模态分析和抗震分析结果显示,前6阶模态的有效质量参与系数约为0.99,各阶模态振型合理。分析结果表明,采用梁杆模型对蓄势器进行响应谱模态分析及响应谱分析与理论分析一致,且能够极大节省计算成本,对复杂设备的分析设计具有一定参考意义。

基于主动悬挂的移动式作业平台设计与研究

针对当前工程环境复杂化、地形条件多样化对移动施工平台性能提出的要求,设计一款基于主动悬挂的移动式作业平台。对作业平台进行结构设计,对其液压作动支腿进行有限元结构静力学分析,验证作动支腿机械结构的可靠性,对作业平台整体进行有限元结构动力学分析,得出能够避免平台发生共振的激振源频率段;根据作业平台特点,采用“中心点不动”调平算法,通过数学模型将平台的倾角控制等效转化为液压作动支腿位移的控制;设计作业平台作动支腿的电液比例控制系统,通过仿真验证PID控制算法的有效性;最后,通过试验对作业平台整体性能进行验证。结果表明:基于主动悬挂的移动式作业平台满足设计要求,达到预期目标。

航空轴承试验机力加载电液伺服系统优化

针对航空轴承试验机力加载电液伺服系统动态响应较差的问题,采用内模控制策略对其进行系统优化,用以提升系统的响应速度,改善系统的动态特性。通过构建力加载控制系统数学模型,分析研究系统特性,综合考虑液压固有频率的影响因素确定了模型的参数,进而基于此模型设计了内模控制器。为验证内模控制器的控制效果,对其进行仿真和试验分析。仿真和试验研究结果表明,相较于PID控制算法,内模控制算法可以有效改善力加载控制系统的响应速度和跟踪精度,并提高系统的抗干扰性和鲁棒性。

液压驱动型水下掘进机器人臂架运动控制研究

为提高水下掘进机器人臂架作业运行轨迹的稳定性和准确性,从轨迹规划和轨迹跟踪方面入手,对其运动控制进行研究。首先,基于D-H法和几何法依次求解臂架位姿空间到关节空间、关节空间到驱动空间的运动学方程,结合臂架作业特点采用五次多项式算法对其关节运动进行轨迹规划;其次,搭建臂架电液比例控制系统数学模型,为提高系统的响应速度和跟随精度,引入模糊PID控制器对系统进行校正,经仿真验证了该控制算法的有效性;最后,通过试验对臂架的实际作业效果进行验证。试验结果表明:臂架能够按照预定轨迹实现较好的轨迹跟踪效果,满足工程要求。

沉井基础取土作业机器人设计与研究

针对传统沉井基础施工设备取土效率低、地层适应性较差、作业区域存在盲区等问题,设计一款沉井基础取土作业机器人。结合施工需求,对机器人进行结构设计,并对其伸缩臂进行有限元静力学分析,验证了伸缩臂结构设计的合理性和可靠性;基于D-H法和几何法分别建立了机器人正、逆运动学模型,基于几何法建立了机器人关节空间到驱动空间的运动学模型,将铣挖头位姿控制最终转换为各关节液压驱动器的位置控制;设计了机器人关节驱动电液比例控制系统,采用PID控制器对其进行校正,通过仿真验证了控制策略的有效性;通过现场试验对机器人整机使用性能进行分析。试验结果表明:沉井基础取土作业机器人满足沉井施工需求,达到预期目标。

虚拟轴承试验机基于ELM的在线控制

提出在航空关节轴承试验机加载控制系统中应用极限学习机(ELM)对电液力PID控制参数进行在线调节的方法。解决了BP神经网络梯度下降法速度太慢导致在伺服系统中PID控制实时性太差的问题。实验结果表明,该方法泛化性能好、学习速度快、模型精度高,具有很强的实践指导意义。

基于磁力控制的径向分区压边拉深工艺研究

本文提出一种由永磁体提供磁力的径向分区压边方法,可以获得更加合理的压边力分布.根据软磁材料的特点构建了磁极单元,通过瞬时低强度电流可以改变磁极单元的磁力状态.拉力实验证明磁极单元可以提供足够大的磁吸力,满足压边要求.温升实验的测量结果验证了磁极单元不会产生过热问题.根据拉深工艺特点,设计了基于电控永磁技术的压边装置和拉深模具,拉深过程中施加压边力无需持续通电,因此具有节能、安全的优点.采用理论推导确定了径向分区压边方法的可行性,并采用数值模拟分析了板坯上压边力的初始分布.结果表明,相对于整体压边,径向分区压边施加的压边力可以作用在更大的径向区域内.通过成形模拟进一步验证了径向分区压边方法的有效性,压边力沿径向分布更加合理,可以更好地控制板坯厚度的变化.最后,通过镀锌板的拉深实验证明电控永磁技术用于压边装置是可行的,径向分区压边方法可以有效抑制起皱,改善板坯成形效果.