轮式管道机器人过弯动态特性分析

为了详细地了解管道机器人过弯时的动态特性,设计了一种全驱动轮式管道机器人。基于坐标转换法,分析了机器人过弯时质心与管道中线的相对距离Δx发生变化对机器人运动特性的影响;基于力学虚功原理,分析了机器人过弯时Δx发生变化对机器人受力情况的影响。通过Adams软件对机器人过弯过程中的运动状态和受力情况进行了仿真,经分析发现管道机器人在过弯过程中,Δx先快速增大后略低速减小,在运动特性方面,随着Δx增大,外驱动轮运动速度随之增大,内驱动轮运动速度则有所减小。当内驱动轮速度达到最低时,外驱动轮与内驱动轮的速度之比会发生小幅度波动;在受力情况方面,随着Δx增大,内、外驱动轮与管壁的接触力随之增加,此仿真模型中,在入弯阶段外驱动轮和内驱动轮与管壁接触力大小之比为1.4,出弯阶段此接触力之比约降为0.9。从平稳性角度来看,与入弯和出弯两个阶段相比,过渡阶段在运动和受力上均相对不稳定,故当机器人过弯时,将Δx的变化纳入运动分析方程有利于获得其更加精确的动态特性。

新型旋振筛电动机转速对物料运动特性的影响分析

为解决现有筛分设备笨重,不适用于煤样的精细制样问题,提出了一种可以反复利用倾斜筛面进行筛分的小型旋振筛。基于多体动力学理论,采用虚拟样机技术对筛上物料的运动特性进行了仿真。通过比较5组电动机转速下物料的运动轨迹、速度以及角速度曲线,得到了物料运动特性最佳时的电动机转速及后续试验的电动机转速取值区间。制造试验设备并在该区间内进行筛分效率试验,同时对仿真结果进行验证。结果表明:当物料动态特性最佳时,仿真中得到的电动机转速最大的区间为600~1 200 r/min;在该区间进行试验后,得到了电动机转速在960~1 020 r/min范围内的筛分效果最优,仿真结果与试验结果相符。本研究可以为筛分装备设计提供新方法,为后续研究提供技术参考。

埋地管道泄漏内封堵装置设计与研究

针对流体输送埋地管道泄漏问题,设计了一种利用管道机器人携带封堵气囊进行快速应急封堵修复的埋地管道泄漏内封堵装置。采用矩阵变换方法建立了牵引系统驱动轮过弯方程,利用MATLAB软件对过弯方程进行了验证,同时利用ADAMS软件仿真分析过弯路径与驱动轮转角对牵引系统行走速度的影响。研究结果表明:由两个串联封堵器组成的应急封堵系统可满足复杂工况下的管道泄漏封堵要求;牵引系统驱动轮在弯管内部行走时,单轮速度呈周期性变化,但三个驱动轮整体周期运动特性一致;驱动轮转角在25°~40°时,牵引系统行走速度与驱动轮转角成正比,且转角为30°时驱动效果最好。该内封堵装置的结构设计可为管道泄漏应急封堵领域装备的研发提供重要参考。

T型管道的冲蚀磨损数值模拟分析

三通管道作为石化行业中常见部件。针对天然气三通管道冲蚀破坏问题,采用标准k-epsilon模型,SMPLE算法,对T型三通管道内部流场进行了仿真分析。数值模拟结果表明:T型三通冲蚀部位最易发生在迎流壁面偏向出口处区域;流体速度和砂粒的质量流量对T型三通管道的冲蚀速率有促进作用;管道壁面的最大冲蚀速率在砂粒质量流量大于0.009 kg/s之后,增长幅度变大;最大冲蚀速率随着砂粒的圆球度数值的增大而减小,当颗粒中的圆球度在0.1至0.4之间变化时,最大冲蚀速率值减小的幅度相对较大,之后最大冲蚀速率呈缓慢减小的趋势。

倾斜式物料筛分装置筛箱优化及模态分析

为了提高筛分装置的使用寿命和改善运行过程出现的一些问题,例如侧板开裂等故障,以倾斜式物料筛分装置筛箱为研究对象,利用SolidWorks建立三维模型,运用ANSYS Workbench建立有限元模型并对模型进行模态分析,获得筛箱的固有频率与振型,利用分析结果对筛分装置的筛箱结构进行改进优化。

T型三通管道不同流向的数值模拟分析

在管道使用过程中,由于管道介质中夹带微小固体颗粒易产生冲蚀磨损造成管道穿孔而发生泄漏等问题,为此,运用Fluent软件中的DPM冲蚀预测模型,对不同气流方向下的T型三通管的冲蚀、应力和形变量进行数值模拟,从而得出受冲蚀磨损比较严重的区域以及产生最大应力和形变的区域。结果表明:经过分析,三通管在使用过程中易出现冲蚀磨损、应力集中区域和形变部位,因此对三通管材料的力学性能存在着较高要求。分流a工况下的冲蚀速率为5.59×10^(-9)kg/(m^(2)·s),受到的冲蚀磨损最大;汇流b工况下的冲蚀速率为3.03×10^(-9)kg/(m^(2)·s),受到的冲蚀磨损最小;冲蚀速率较大的工况下的最大应力和形变量也较大。

直线筛筛网的空间运动轨迹计算及仿真

为详细了解筛网在空间中的运动轨迹,根据刚体动力学理论,推导出筛网上任意点在空间中的运动轨迹方程,基于实体建模技术和虚拟样机技术对筛网上任意点进行了运动轨迹分析。结果发现:当激振力不通过振动筛机体质心且置于机体两侧时,筛网上任意点的运动是随机体质心的平动和绕各个坐标轴转动的合成运动,通过调节偏振块与振动筛机体质心的相对位置,实现筛网上任意点在激振力的作用下做椭圆率互不相等的类似椭圆轨迹运动,实现了筛网在入料口的振幅达到2mm,有利于物料分层。

倾斜式直线筛筛分机理分析

为了提高振动筛的筛分效率,以倾斜式直线筛为研究对象,以颗粒的形状、投放速率为研究目标,分别对颗粒在筛网上的质量、平均速度及颗粒在筛分过程中的动能变化情况进行分析,研究其与直线筛筛分效率之间的关系。