多绳摩擦提升机多连杆锁绳装置的设计与优化

针对现有锁绳装置锁绳低效、松绳困难、锁绳力不足等问题,设计出一种能够实现在各种载荷工况(尤其重载)下安全、高效地进行锁绳作业的提升钢丝绳锁紧装置(简称锁紧装置)。使用SolidWorks对锁绳装置进行三维建模,采用ANSYS对锁绳装置进行有限元分析;然后对锁绳装置关键部位第一连杆进行优化设计,采用中间复合材料设计方法获得初始优化数据组,并且使用Kriging模型建立响应面模型;最后采用多目标遗传算法进行优化。优化结果显示:第一连杆变形量减小17.46%,最大等效应力减小16.18%,显著提高了锁绳装置的综合性能,为矿井的安全、高效生产提供了保障。

层级式机械装备健康指数模型及管理系统构建

大型机械高端装备智能化是国民经济快速发展和国家安全稳定的重要保障。为解决零件、部件和装备健康指数量化问题,结合零件特征参数和集群装备大数据,使用长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)和互相关系数均值方法构建了零件健康指数量化模型,采用模糊C均值聚类和欧几里得范数(L2范数)融合优化了健康指数。以零部件自身权重为依据,提出了健康指数传递模型,解决了部件和装备健康指数量化问题。针对数据库和健康管理系统实现问题,以矿井提升机为例,构建了基于工业互联网的层级式闭环系统,能够实现数据采集、边缘协同、状态监测、故障诊断、量化评估和维修决策等方面的一体化集成。通过在洛阳中信重工示范应用,为大型机械高端装备健康、稳定、智能运行奠定了基础。

变长度柔性提升系统动力学特性与减振研究

针对矿井提升机这类变长度柔性提升系统在外界激励和运动冲击作用下的异常振动问题,基于Hamilton原理建立提升系统纵向-横向-侧向非线性动力学模型对耦合振动开展研究。首先,在建模过程中将提升机摩擦轮纵向-横向-侧向变幅值波动视为钢丝绳上端的边界激励;其次,通过Galerkin法将边界激励作用下的偏微分方程离散为常微分方程组进行数值求解;最后,分析了加速度、加加速度和运动轨迹对系统动力学特性的影响,并基于标准逻辑函数对运动轨迹进行优化,以抑制系统运行过程中的冲击与振动。仿真与现场测试结果表明:耦合振动以纵向振动为主,且钢丝绳长度增加时系统对运动状态突变冲击更加敏感,更易激发剧烈的纵向振动;相较于传统4阶多项式轨迹,系统在提升工况下的纵向振动减小了10.85%,最大动张力减小了9.06%。

煤矿提升绞车滚筒有限元分析及结构优化研究

以JTB-0.8×0.6A型提升绞车滚筒结构为研究对象,对提升绞车以及滚筒结构进行简要概述,利用SolidWorks和ANSYS软件建立了滚筒结构的数值模型。分析发现滚筒最大应力为231.45 MPa,最大变形为1.302 9 mm,最大应力几乎接近45号钢的许用应力237 MPa,所以滚筒容易出现故障问题。根据最新规范标准要求和经验公式,对滚筒直径和宽度进行优化设计计算,所得结果分别为3 000 mm和3 752 mm。将优化后的滚筒结构进行数值分析,最大应力和变形分别降低了20.65%、19.77%。将优化后的滚筒结构应用到提升绞车工程实践中,发现达到了预期效果。

0.4t矿用简易微型起重机的研究

目前市面上的起重机所使用的材料过于笨重,本次设计的0.4 t简易微型起重机,由吊臂、斜梁、液压缸和机座等组成,最大起升位移有1.5 m,主要用于煤矿井上、下轻量货物的搬运。起重机整体采用轻量化设计,机身构架采用铝合金的材料,减轻了本身的自重同时也应保证自身的强度。对于底座的设计,除了基本架构外,万向轮的设计,使起重机工作时可随意移动并且机身设计成可折叠式,节省了存放空间;对中间主要支撑部分的设计采用三角式固定,可让其稳定性得到了很好的增强。

黑方台黄土泥流滑坡及发生机制研究

黑方台因农业灌溉触发了大量泥流滑坡。为了充分反映黑方台黄土泥流滑坡发育特征,首先基于IKONOS影像对黑方台泥流滑坡进行了遥感解译,随后又开展了详细野外调查工作。结果表明,黄土泥流滑坡呈流态化运移特征,滑距可达300 m以上,是黑方台危害最为严重的一类滑坡。钻探和塬边露头测量显示,研究区黄土底部黏土高程西高东低。地下水数值模拟结果显示,研究区地下水总体上由台塬西部流向地势较低的东部台缘,使得该处地下水抬升幅度要高于西部,从而造成泥流滑坡集中分布于东部台缘。为充分反映该条件下黄土泥流滑坡的破坏机制,开展了室内饱和原状黄土应力路径试验,分析研究了黄土泥流滑坡液化机制。

矿用提升绞车滚筒的优化与分析

基于矿用提升绞车滚筒的失效形式,结合提升绞车滚筒实际情况,合理构建矿用提升绞车滚筒模型,并以此为基础开展有限元分析,根据有限元分析结果提出矿用提升绞车滚筒优化方案。同时,为研究矿用提升绞车滚筒优化方案的有效性,将优化方案运用于工程实践,进而及时发现优化方案中存在的不足,避免后续方案大范围应用时造成更大的损失。

矿井提升机制动器可靠性模糊综合评判研究

为了准确掌握矿井提升机制动器工作状态,将层次分析法(AHP)和模糊综合评判法应用到矿井提升机制动器可靠性评判研究中,通过对评判系统进行总体设计,建立了评判系统模型,并阐述了其具体评判过程。以某提升机制动器为例进行了实例验证,结果表明:该评判系统能准确、高效地对制动器进行可靠性评判,获得制动器安全状态等级,及时发现制动器存在的安全隐患,这为矿井安全生产提供了可靠保证。

基于遗传算法优化BP神经网络的提升机制动系统故障诊断

针对提升机故障诊断系统的复杂性,利用浮点数编码的遗传算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,再按BP算法沿负梯度方向进行网络学习直至收敛,构建起遗传算法优化BP神经网络的诊断方法。将此诊断方法应用于2JTP-1.2型提升机液压制动系统,诊断结果表明,该方法用于提升机液压制动系统常见故障诊断可行。

提升机故障诊断不确定性推理方法

针对提升机故障诊断过程中的若干不确定性问题,提出一种新的基于本体和贝叶斯网络的故障诊断不确定性知识融合推理方法。该方法对本体贝叶斯网络进行了形式化的定义,运用OWL本体语言扩展了本体对领域知识的不确定性表示,通过一系列的翻译规则和程序,实现了本体结构到贝叶斯网络结构的转换;然后建立了基于本体和贝叶斯网络的融合推理模型,利用本体推理完成对故障诊断本体知识的语法检查、语义一致性的验证以及本体的解析,采用基于启发式搜索树的贝叶斯网络进行不确定性推理,并在贝叶斯网络可视化推理平台Netica上进行了验证。矿井提升机制动系统故障诊断实例表明,该融合推理模型具有较好的故障识别效果,处理所得的诊断结果具有较高的可信度。

基于霍尔元件的矿井提升钢丝绳断丝检测方法

钢丝绳在煤矿输送机构中作为牵引构件,其使用寿命直接影响到煤矿生产的成本及安全。介绍了基于霍尔元件的钢丝绳断丝检测原理,分析了霍尔元件的不等位电动势补偿方法,重点研究了霍尔元件的温度补偿方法,提出了霍尔元件串联与差动连接的新方法,试验表明,基于该方法的钢丝绳探伤传感器,断丝检测准确度为91.67%。

矿井提升系统动力学仿真分析

以2JTP×1.2型矿井提升机为研究对象,利用三维实体造型软件Pro/E建立了缠绕系统的部分模型,并将其导入ADAMS软件,在ADAMS中建立了钢丝绳模型,并对各个独立的部件施加相应的约束和载荷,建立了矿井提升机缠绕系统三维数字化虚拟样机。在此基础上对提升系统的动力学进行了可视化仿真研究,实现了提升机单容器提升过程中钢丝绳在卷筒上缠绕的动态仿真,并对仿真结果进行了系统分析。

便携式提升机载荷检测装置的设计

依循"根据油压检测载荷"的基本思路,采用"内嵌式平板电脑+USB采集卡"的硬件构架设计了提升机载荷检测装置,轻巧便携、易于安装、界面友好,可以有效地检测提升机载荷,为其他检测仪器的开发提供了新的参考方案。

基于ANSYS的矿井提升机摩擦轮强度研究

以JKM-2·8/4井塔式四绳摩擦式提升机为模型,分析了其受力状况。在此基础上,建立起摩擦轮的有限元模型,并利用有限元分析软件ANSYS,具体分析了摩擦轮在工作状态下的应力应变状况,总结出了摩擦轮的强度变化规律。

箕斗装载量超限的危害与预防

从理论上分析了箕斗过装对钢丝绳安全、制动安全、防滑安全等方面的影响;介绍并比较了人工监视、定量装载、载荷监测等几种典型的预防过装的措施;基于载荷监测方法组建了载荷监测系统,并将其在矿井试用,验证了这种措施和系统对于监测载荷、预防过装的适用性。

基于矿井提升机电机械制动器的结构设计研究

针对超深矿井提升机研制的超高压煤矿矿井液压制动系统,尚存在提高制动响应方面难题,提出了一种新型电机械制动技术,实现了制动系统的高响应;采用电机械设计理论,基于“电机-传动机构-驻车机构-制动踏面”结构,完成了制动器中主要零件的结构设计以及参数设定,并通过模态分析验证了结构的合理性;开发了PLC控制系统,提升了制动机械化和自动化的程度。实验表明:制动间隙消除时间有效控制在0.3 s内,且短时间内可到达目标制动正压力33 kN,符合煤矿矿井提升机制动要求。

基于流体动力学的BHS快速换绳装置行走机构的设计与模拟

BHS快速换绳装置的行走机构属于定重载液压系统控制,为了避免由于液压冲击而产生摽绳事故,运用计算流体动力学分析抛物线性渐变节流缓冲油缸的运动特性,得出抛物线性渐变缓冲节流油缸在缓冲3个阶段的特性方程。基于多学科系统建模与仿真平台AMESim对缓冲油缸的运行过程进行仿真研究,模拟出油缸在运行过程中的位移、运动特性曲线,为BHS换绳装置的设计提供了理论依据。

可变速气动单轨吊驱动轴的有限元分析

以可变速气动单轨吊的驱动轴为研究对象。在Pro／E软件中对驱动轴进行三维立体建模。建立驱动轴的力学简化模型，在ANSYSWorkbench中进行了有限元模拟仿真试验，分析了驱动轴的静力学应力应变特性和动力学模态特性，并在此基础上对驱动轴的结构尺寸进行了优化。

模糊PID控制策略在矿井提升机上的应用

针对国内外提升机制动控制系统的现状,结合前沿控制理论,提出了一种应用于矿井提升机的模糊PID控制设计和系统仿真,并对结果进行了分析。结果表明,其在矿井提升机控制尤其是制动停车方面是非常适用的。

基于SolidWorks和ANSYS联合二次开发的盘式制动器设计研究

为缩短盘式制动器的设计周期和满足智能化生产对制动器不同场合的应用需求,根据制动器的结构特点,开发了基于SolidWorks和ANSYS联合二次开发、无缝集成的盘式制动器设计分析平台。基于SolidWorks的零件参数化设计、数据管理、自动化装配等相关技术,可对机械结构进行设计装配;进而连接ANSYS软件,对参数化设计模型进行零部件静应力分析、装配体的整体分析及结果后处理显示等操作,从而实现对机械结构的优化分析。通过工程实例验证了该平台的可行性和可靠性。