全平衡卷扬式垂直升船机液压动态调平下的纵倾稳定特性研究

针对全平衡卷扬式垂直升船机在液压动态调平下的纵倾稳定性问题,对承船厢的纵倾稳定性、钢丝绳临界吊点中心距的计算、各子系统的稳定特性及响应快速性进行了研究,提出了一种承船厢耦合系统纵倾稳定特性的分析方法。建立了浅水晃动子系统、液压调平子系统、主提升机械子系统与承船厢结构子系统相互耦合的机-液-固-流耦合系统动力学模型,并运用变步长龙格库塔法对耦合系统进行了位移响应计算。研究结果表明:龙格库塔法计算的临界吊点中心距与李雅普诺夫运动稳定性判据得到的结果接近,误差小于4%;各子系统中最容易失稳的是浅水晃动子系统;响应调整至稳态的速度由快到慢依次为液压调平子系统、承船厢结构子系统、主提升机械子系统与浅水晃动子系统。

高扬程全平衡卷扬式垂直升船机系统稳定性分析

通过理论分析,推导了一种使全平衡卷扬式垂直升船机系统保持稳定的临界吊点中心距的理论计算公式,依据该公式研究了高扬程对系统稳定性的影响规律。根据第二类拉格朗日方程建立了一个七自由度的卷扬式垂直升船机系统的动力学模型,该模型考虑了承船厢、提升钢丝绳、重力平衡重、卷扬机、同步轴以及承船厢中的水体。基于笛卡儿法则推导了临界吊点中心距的理论计算公式,分析了升船机扬程对升船机系统稳定性的影响规律。运用四阶变步长Runge-Kutta法对全平衡卷扬式垂直升船机系统进行动力学仿真,模拟出不同临界吊点中心距下系统各自由度的位移响应,通过响应的收敛性来判定系统的临界吊点中心距。将推导出的理论计算公式的计算结果与系统动力学仿真的计算结果进行对比,得出误差为9.02%,从而验证了理论计算公式的准确性。该公式可以用来设计吊点中心距、提升钢丝绳刚度、卷扬机卷筒半径、同步轴刚度,判断高扬程全平衡卷扬式垂直升船机系统的稳定性。

带式输送机卸料小车车架结构静力分析与结构改进设计研究

针对带式输送机卸料小车车架变形大、易开裂的问题,利用有限元法对小车车架结构进行静力分析改进小车车架结构。采用CATIA软件建立车架三维模型,就ANSYS Workbench软件对65 t载荷工况下的小车车架进行静力分析,其最大应力为267.5 MPa,最大变形为17.46 mm,不满足强度和刚度要求。通过静力分析结果提出了车架结构改进的设计方案,将H型连接块更换为实体连接块,车架两侧梁之间焊接20 mm厚的钢板,并在钢板上加工一定尺寸的孔。最后对改进后的车架进行静力分析,其最大应力为123.7 MPa,最大变形为7.33 mm,满足强度和刚度要求。

槽轮机构创新设计及应用研究

槽轮机构以其简单的结构和可靠的工作效率被广大自动机械产业人员争先使用。从最初的直线槽轮机构到现在的曲线槽轮,乃至组合轮廓线槽轮机构,是一个深远的发展进程。文章将讲述直线与曲线槽轮机构的利弊,并提出结合了前二者优势为一体的创新型组合轮廓线槽轮机构,为设计出具有高速度、高精度的槽轮机构。

基于ADAMS的曲柄摆杆机构的运动分析

曲柄摆杆机构能将旋转运动转换为直线运动,常常作为动力源(如旋转式电动机)与直线运动形式的执行机构,是现代机械设备中一种十分常见的核心执行装置。针对某工程中曲柄摆杆机构设计中的运动学问题,基于ADAMS仿真软件建立了曲柄摆杆机构的虚拟样机模型,并对虚拟样机模型进行运行学特性分析与仿真,分析了作为执行机构的滑块上工作点的位移、运动速度和加速度变化规律,得出作为动力输入曲柄的驱动力矩曲线,从而为曲柄摆杆机构的结构设计和控制系统的设计提供参考。

大模数淬火齿条表面裂纹扩展规律及寿命预测研究

针对大模数齿条的疲劳寿命难以精确计算问题,对大模数表面淬火齿条的裂纹扩展规律进行了研究。建立了含共线初始双裂纹的齿条FRANC3D模型,齿条啮合区离散为15个区域载荷;分析了表面感应淬火齿条硬度分布、残余压应力分布对疲劳裂纹扩展寿命的影响,推导了齿条的断裂韧度K_(IC)与应力强度因子门槛值△K_(th);运用FRANC3D软件,对双共线初始裂纹在三种水平间距下的裂纹扩展、联通、继续扩展过程进行了仿真,得出了应力强度因子幅值△K随裂纹深度a扩展的表达式;根据裂纹扩展速率da/dN与△K、K_(IC)、△K_(th)的关系,预测了三峡升船机齿条的寿命N。研究结果表明:齿条满足疲劳寿命要求,但表面感应淬火降低了齿条的疲劳寿命;硬度分布对于裂纹扩展的促进作用大于残余压应力的抑制作用。

基于BP神经网络的齿爬式升船机横导向装置结构损伤识别

为了准确有效地实现齿爬式升船机横导向装置的损伤识别,提出以固有频率变化率、应力、位移作为输入特征参数,由损伤结构分类器、损伤位置分类器、损伤程度分类器构成的结构损伤识别模型。以向家坝升船机横导向装置为例,对18种损伤状态下的横导向装置进行模态分析和静力学分析,得到1646组训练样本和100组测试样本,分别采用BP神经网络、支持向量机和贝叶斯算法进行结构损伤识别模型的训练与识别准确率测试。结果表明:基于BP神经网络算法的横导向装置结构损伤识别模型对损伤结构、损伤位置、损伤程度的识别准确率分别为93%、90%和91%,比基于支持向量机、贝叶斯算法的识别准确率分别平均提高7%、13%,该模型能够有效准确地对横导向装置进行损伤识别。

优化可靠性机械零件的设计探究

包括零件在内的机械产品的可靠性是衡量机械产品质量的一个重要指标。文章通过分析传统零件设计存在的问题，探讨了机械零件可靠性设计的作用，同时更针对传统机械零件设计方法存在的保守和不合理性，提出了机械零件的可靠性优化方法，以期为机械行业提供了可靠的设计依据。

大模数齿条裂纹等离子弧熔覆修复试验

针对齿轮齿条爬升式升船机大模数齿条大裂纹缺陷,采用等离子弧熔覆技术进行了裂纹修复试验研究。试验件基材为40CrMo钢并预制裂纹,熔覆填充材料为Fe35合金粉末,研究了等离子弧熔覆电流、等离子气流量、氩气流量、预热温度和扫描速度等工艺参数对熔覆层性能的影响,并采用显微硬度计、摩擦磨损测试仪及材料高温性能试验机,检测熔覆层硬度、摩擦磨损和抗拉性能。结果表明,等离子弧熔覆最佳工艺参数为:扫描速度150 mm/min,预热温度150℃,熔覆电流120 A,离子气流量5 L/min,氩气流量10 L/min,熔覆层横截面硬度比基材的提高14.0%,磨损量比基材的少78.9%,抗拉强度达到1 096 MPa,伸长率为9%,熔覆层致密性良好,无裂纹和气孔等缺陷。