旋挖钻机动力头数字化设计平台开发

现阶段我国节能减排的具体工作逐渐展开,机械设计中节能减排的研究方向主要围绕机械元件性能提升等方面开展。本文通过数字化平台实现无纸化高效设计,减少重复性开发,提升设计效率,达到减少碳排放的目标。动力头是旋挖钻机的核心部件,具有结构紧凑、噪声小和效率高的特点。针对动力头设计中计算复杂、效率低的问题,开发了旋挖钻机数字化设计平台系统,简化设计流程,缩短设计周期。系统基于Visual Studio 2019平台开发,采用MFC(Microsoft Foundation Classes)框架C++语言编写,将参数化设计、参数传递、参数化分析、工程图管理和数据库管理划分为不同的模块进行设计,实现了零部件参数化设计、有限元分析与工程图自动生成与管理功能的集成。通过调用APDL程序语言,将命令流整合进而构建了完整的有限元分析中的建模、分析、后处理的流程,将传统较为复杂的机械设计流程用程序编写的方式集成到平台,实现部分设计参数的平台自动选取。经验证,设计与测试结果一致,提高了数字化平台的自动化水平和设计效率,通过高效的设计流程实现节能减排的目标。

基于GRU-CNN网络的隧道裂缝实时检测算法

隧道裂缝严重损害隧道的使用寿命以及行车安全,而传统人工检测方法无法对长隧道中的大量裂缝进行高效精确识别。提出了一种隧道表面裂缝实时检测算法,该方法创新性地将用于文本学习、信号分析的门控循环单元(GRU)模型应用于图像分类中,用于提升隧道裂缝检测速度并保证检测精度。为提高训练效率,首先对裂缝进行预处理将其转换至频域中提取隧道裂缝的关键信息并矩阵重构为一维向量,再利用一维卷积神经网络提取一维向量的深度特征并输入循环神经网络学习深度特征中的序列依存关系,最终实现对隧道裂缝的检测。测试结果表明该模型不仅能降低模型训练参数量和硬件配置需求,同时该模型在精度上能达到99.0%,检测单张图片速度能达到2.1 s,相较于主流的分类检测模型其准确率保持不变,训练时间和预测速度显著提升。最后针对大尺寸隧道裂缝图像开发了检测框架,可实现对大尺寸图像中裂缝信息的有效提取。

基于模糊PID的多伺服电机交叉耦合同步控制

在多电机的运动控制中,确定合适的同步控制方法来提高多台伺服电机的同步控制精度一直是研究的重点。通过建立交流伺服系统模型,采用交叉耦合方式设计多电机同步控制器,并利用模糊PID算法整定PID参数,达到提高同步性的目地。在所建立的多电机控制模型的基础上,运用主从方式、常规PID交叉耦合方式以及模糊PID交叉耦合方式分别进行实验,分析了两电机的速度曲线与同步误差。结果表明,模糊PID交叉耦合方式具有更小的动态速降与恢复时间,具有更好的同步性能。

多电机同步控制技术研究平台的设计

对多电机速度同步控制中的电机过渡过程与稳定运行过程的同步性进行了研究。通过建立两轴同步控制实验平台,对两种过程中的速度数据进行采集,并对同步误差、标准差等性能参数进行了分析。在设计的平台上进行了两种同步控制方式的实验,分析了两轴的过渡过程与稳定运行过程的同步性,实验表明该平台能满足所论技术研究的要求。

5000 m地质岩心钻机卡钻工况下瞬态动力学仿真

本文对5000 m地质岩心钻机卡钻状态的井架载荷进行了瞬态动力学仿真分析,首先分析了井架的结构特点,然后分析了井架在卡钻情况下受到的瞬态载荷,并对井架在这种特殊工况下的瞬态动力学响应进行了有限元仿真。根据仿真结果,得出了井架在卡钻这种特殊瞬态载荷作用下的危险点,对井架的结构设计及结构优化具有一定的指导意义。

5000 m岩心钻机司钻室人机工程设计

司钻室是岩心钻机的控制中枢,融多种功能于一体,能够显示各种钻井参数和电气参数,具有钻井控制、设备监控、通讯等功能,可为司钻人员提供安全、集中、方便、舒适、高效的工作环境。本文以H点、眼椭圆人机工程学理论为基础,对5000 m岩心钻机司钻室的座椅、仪表台、显示屏、操纵装置及空间布局进行了设计,提出了组合式、一体式、分布式三种布局,并基于人机环境和适应性等条件选择了最优方案。

平硐勘探绿色施工技术

指出了随着地质勘查在工程中起着越来越重要的作用,人们逐渐开始了对平硐勘探施工技术的研究,而绿色化施工是平硐勘探过程中一项十分重要的研究内容。在总结常见的平硐施工技术基础上,以勘探平硐非爆破工艺掘进技术的研究项目为例,探讨了其中绿色勘探的工艺方案以及对装备的要求,并对其未来的发展进行了展望。