Roller Screw and Threaded Chain Speed Reducer: An Experimental Evaluation

We are developing a speed reducer that can be considered a transformation of a worm gear reducer: the worm is replaced by an inverted roller screw, and the gear is replaced by a threaded chain drive. This configuration lessens wear, increases load capacity, and improves efficiency. The threaded chain consists of nut-shaped links. This paper presents the results of tests carried out on a prototype with a reduction ratio of 46.

V区温度及螺杆转速对挤压膨化牛肉制品理化性质的影响

利用挤压膨化技术加工高粱-山药-牛肉混合物料,以水溶性、吸水性、色差值、粒度、质构、膨化度、糊化度及红外光谱各基团峰值为指标,分析V区温度和螺杆转速对挤压膨化产品理化性质的影响。结果表明,提高V区温度能够提高产品的红度值、黄度值、硬度、脆度和咀嚼度,吸水性、水溶性、粒度、膨化度、糊化度及红外光谱各基团峰值呈先上升后下降的趋势,亮度值显著下降(P<0.05);同时,随着螺杆转速的提升,产品的红度值、黄度值和糊化度显著下降(P<0.05),吸水性、水溶性、粒度和膨化度呈先上升后下降的趋势,硬度、脆度、咀嚼度及红外光谱各基团峰值先下降后上升,亮度值显著下降(P<0.05)。综合理化指标确定V区温度最佳值为150℃,螺杆转速最佳值为160 r/min。

基于阿基米德螺旋转轮的自清洗泵前过滤器设计与试验

为提高泵前过滤器自清洗性能,解决过滤系统频繁中断问题,该研究将阿基米德螺旋转轮应用于泵前过滤器自清洗过程,通过数值仿真与物理试验,结合相关性分析和线性回归分析,探究叶片螺距、叶片角度、叶片数量对阿基米德螺旋转轮转速的影响规律。结果表明:转轮转速随螺距的增加逐渐下降,且降低幅度逐渐上升,随叶片角度和叶片数量的增加转轮转速的提升较小且提升幅度不断减小,对转轮转速影响程度由大到小为螺距、叶片角度和叶片数量。通过TOPSIS法(technique for order preference by similarity to an ideal solution)综合评价得到最佳结构参数组合为:螺距133 mm,叶片角度90°,叶片数量1。优化后水驱式自清洗泵前过滤器开展自清洗试验,结果显示流量经过最初下降阶段后稳定在294.9~296.6 m^(3)/h区间,流量降幅仅为1.13%~1.70%,利用水力驱动阿基米德螺旋转轮带动自清洗装置的滤网清洗效果良好。研究结果可为水驱式自清洗泵前过滤器的结构设计和优化提供参考。

正负脉冲电压驱动的电磁螺纹插装阀动态特性分析

提出了一种基于PWM技术的正负脉冲电压控制策略,用于提高锥阀式电磁螺纹插装阀启闭动态响应速度,使其满足数字液压技术的要求。在分析电磁螺纹插装阀结构和工作原理基础上,建立了电磁螺纹插装阀的数学模型,并在AMESim软件中搭建电磁螺纹插装阀及其测试系统的多物理场耦合建模,研究不同正负脉冲电压持续时间条件下电磁螺纹插装阀线圈电流、阀芯位移、电磁力的变化规律,确定了电磁螺纹插装阀响应速度最快时正负脉冲电压控制策略的最优控制参数。利用半实物仿真系统搭建SCV硬件在环测试实验台,对所提正负脉冲控制策略进行验证。实验表明,与常规电压控制策略相比,当正负脉冲电压控制策略中正负脉冲电压持续时间都为10 ms时,电磁螺纹插装阀的开启时间由30 ms缩短到13.5 ms,其关闭时间由139 ms缩短到14 ms。研究结果为电磁螺纹插装阀的高响应化和数字液压技术的发展提供参考。

SPH模拟螺杆挤出的粒子穿透边界问题研究

采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)模拟双螺杆挤出时,常会出现粒子穿透边界的问题,这是由于螺杆挤出过程存在“挤压流”这一特殊流动现象而造成的。过去的“人工声速判据”不适用于解决“挤压流”这类问题。为了修正“人工声速判据”的缺陷,针对挤压过程进行推算,提出了一种理论计算“特征速度”的方法。为了验证该方法的有效性,对SPH的模拟结果与传统商业软件POLYFLOW的模拟结果进行了比较。结果显示,新计算方案的运用可以有效避免粒子穿透边界的问题。这种计算方案可为其他存在“挤压流”现象的复杂加工模拟解决粒子穿透边界问题提供参考。

螺旋卸船机颗粒回流分析

为了研究螺旋卸船机在不同倾角下输送物料时颗粒在螺旋槽中的回流问题,文中通过离散元对物料输送过程进行模拟,分析颗粒的运动状态、波动程度和回流情况以及不同几何参数和物理参数对颗粒回流的影响。结果表明:螺旋转速对物料在螺旋槽中的波动程度与螺旋卸船机的倾角相关,螺旋转速的选取应与倾斜角度相匹配以达到降低回流率的目的;增加进料量和减小螺距均可减小颗粒的回流率但不会降低发生回流现象的频率;无论改变螺旋转速、进料量还是螺距,颗粒在稳定输送时间内回流率对主流量影响较小,故回流现象不会影响卸船机的输送效率。

啮合同向差速双螺杆挤出机挤出聚乳酸流场分析

目的:探究不同差速比的螺杆组在流道性能上的差异,明确差速对聚乳酸材料挤出性能的影响。方法:应用Solidworks软件建立4组差速双螺杆组,通过Fluent软件进行网格划分和有限元数值模拟,使用CFD-post软件分析计算结果,并对其性能进行验证。结果:当进出口压力分别为0.2,0.5 MPa,单头基准转速为30 r/min时,差速比为1∶2和1∶3的螺杆在不同性能下各有优劣,螺杆的产量和机筒内压力在差速比为1∶2时具有优势,螺杆的混合能力在差速比为1∶3时具有优势。结论:对比传统双螺杆挤出机,差速双螺杆挤出机对聚乳酸材料的挤出性能为正向影响,可作为全新的聚乳酸改性设备。

电驱动海洋绞车自动排缆控制系统建模与仿真

为了克服海洋环境下作业绞车时常出现空槽、乱缆、夹缆等排缆故障,综合考虑海浪、负载、缆绳、摩擦等因素,并通过缆绳张力引入外部干扰,建立起电驱动海洋绞车自动排缆控制系统数学模型,仿真分析了排缆丝杆转速响应,结果表明:海洋绞车运行过程中外部环境、绞车自身特性的变化,致使排缆丝杆转速的幅值、周期发生变化,易出现排缆误差,为电驱动海洋绞车自动排缆协同控制提供了理论支撑。

大直径高位定向孔一次钻扩技术及瓦斯抽采效果分析

针对“U”型通风回采工作面采动卸压瓦斯常规治理方式存在的综合效率低、治理成本高等问题,以山西晋城矿区某煤矿生产工作面为研究对象,提出采用φ200 mm大直径高位定向钻孔进行采动卸压瓦斯治理;基于该煤矿顶板大直径高位定向钻孔成孔技术难点分析,选型了关键钻进装备,包括ZDY20000LD型定向钻机、BLY460型泥浆泵车和多动力扩孔钻具;开发了复合强排渣定向钻进技术与多动力一次扩孔技术,实现了复杂地层条件下φ120 mm高位孔定向钻进与φ200 mm一次钻扩成孔,综合成孔效率较常规多次分级扩孔方式提高50%以上。瓦斯抽采效果表明:距煤层顶板30~40 m、距回风巷道40 m区域范围是采动裂隙密集发育区,钻孔平均瓦斯抽采体积分数保持在40%以上、最大瓦斯抽采纯量10.94 m^(3)/min,效果显著。

基于MATLAB/GUI 的真空泵抽速曲线预测计算

从工程实际应用的角度出发,以螺杆真空泵转子的几何特性和螺杆真空泵内部的泄漏模型为基础,建立螺杆真空泵内部工作过程的数学模型,借助MATLAB软件,采用四阶龙格-库塔(Runge-Kutta)法将每次微分方程求解结果作为初始条件反复迭代求解,依据MATLAB/GUI界面设计了一款可以快速计算螺杆真空泵抽速曲线的应用程序。使用该程序对多种螺杆真空泵进行了抽速曲线的预测计算,并根据算例结果对程序进行了完善。

差速非对称双螺杆挤出制备高性能HDPE/h-BN导热复合材料

电子元器件的飞速发展对电子设备的散热要求也越来越高。通过使用基于混沌混合原理的差速非对称双螺杆挤出机制备了高密度聚乙烯(HDPE)/六方氮化硼(h-BN)高导热复合材料,通过微观形貌、导热性能、力学性能等测试分析,研究了螺杆转速对h-BN的剥离与分散混合及其对HDPE/h-BN复合材料性能的影响。结果表明,转速的提升能够改善挤出机对h-BN的剥离分散效果,从而提高导热复合材料的综合性能。当转速为300 r/min时,平面内和平面外方向上的热导率分别达到了7.91和0.38 W/(m·K),与100 r/min时相比,分别提高了7.62%和15.15%,而拉伸强度和断裂伸长率分别提升了2.68%和81.63%。此方法工艺简单、生产效率高,且无需使用有害试剂,为高效规模化制备综合性能优异的高导热复合材料提供了新思路。

双螺杆制冷压缩机排气压力脉动特性的实验研究

为研究一台冷水机组用双螺杆制冷压缩机的压力脉动特性,本文测录了压缩机压缩及排气过程的瞬态压力变化,解析其压力脉动频域特性,研究了运行转速和冷凝温度对压力脉动特性的影响,对比了压缩机采用变频与变滑阀两种容量调节方式在相同制冷量下的压力脉动、噪声和热力性能。研究结果表明:压缩腔压力脉动来源于转子工作容积内压力周期性升高,并受齿间多通道泄漏过程的影响;排气腔压力脉动来源于工作容积与排气腔的周期性连通与脱开,受排气压力及气体质量流量等因素影响。随着转速的升高,排气腔压力脉动从转速为1380 r/min时的58.6 kPa升至4200 r/min时的141.0 kPa。随着冷凝温度的升高,压力脉动幅值从34℃时的132.0 kPa升至57℃时的314.0 kPa。在相同制冷量下与容调滑阀相比,双螺杆制冷压缩机采用变频的容量调节方式在压力脉动、噪声和热力性能方面均具有显著优势,压力脉动降低54.6%以上,噪声值下降2.9 dB(A)以上,COP提升5.5%以上。

基于锥齿轮传动的变速三螺杆挤出机的三维流场分析

针对传统三螺杆在豆粕加工过程中混合剪切性能较差的问题,基于锥齿轮传动设计了一种新型变速三螺杆的结构,旨在提高三螺杆挤出机的混合剪切性能。采用MATLAB软件的粒子群算法对螺杆的螺槽深度和螺距进行了优化处理。采用SolidWorks三维建模软件进行建模,基于有限元法ANSYS/CFX流道模块对豆粕在加工过程中的运动情况进行模拟,以传统三螺杆作为对照,分析其压力场、速度场和速度流线场等。结果显示,通过使用中性捏合块元件,可以有效减缓豆粕的流动速度,并对物料流进行多次分割和重新组合;内嵌变速装置的变速段螺杆起到了反向螺纹的作用,阻碍了物料的向前运输,且在与前段螺杆处产生回流。二者都使物料在流道中的停留时间延长,改善物料混合的均匀性。因此新型三螺杆挤出机相较于传统三螺杆挤出机,具有更优越的混合剪切性能。

高转速螺旋输送机设计研究

针对煤矿井下巷道复杂多变、设备繁多、暂无体积较小输送能力较大的煤水混合物运输设备的问题,通过对适合运输固液混合物、污水淤泥的螺旋输送装备进行研究,研制具有较大处理能力且占用巷道空间较小、适应性较强的高转速螺旋输送机,解决煤矿井下煤水混合物运输问题。该高转速螺旋输送机可提升煤矿井下煤水混合物运输效率,降低人工劳动强度,有助于煤矿井工标准化建设。

选煤厂螺旋输送机的螺旋体最佳工况研究

以LS-315型螺旋输送机为研究对象,介绍一种选煤厂螺旋输送机螺旋体最佳工况离散元仿真分析方法.该方法以EDMA仿真软件为主要工具,分别从输送能力、输送速度两个角度出发,确定出螺旋输送机的螺旋体运行的最佳工况,对选煤厂螺旋输送机的控制提供支持.

基于改进YOLOv7的钢轨螺孔伤损检测方法

针对目前钢轨螺孔伤损识别过程中算法的检测精度较低、检测时间长、参数量大、计算资源占用高等问题,提出一种基于YOLOv7网络的改进算法模型。通过建立B显图像数据集,统计分析螺孔B显图像中待检测目标的面积大小、宽高比和占比情况,对YOLOv7网络进行改进,包括改进目标检测层、引入轻量级卷积、增加坐标注意力机制、优化损失函数,降低了改进算法的参数量和计算量,提高了网络的识别能力和检测速度。为评估该改进方法的有效性,进行了消融试验,并与Faster R-CNN(Regionbased Convolutional Neural Networks)、YOLOv3及YOLOv5算法进行了对比测试。结果表明,提出的改进YOLOv7算法综合表现优于其他算法,具有更高均值平均精度和更小的错检率,最终算法的均值平均精度为97%,参数量为18.0×10^(6),计算量为58.1×10^(9),检测时间为7.4 ms,能够较好地应用于钢轨螺孔伤损检测场景。

复杂软弱煤层条件下高转速大扭矩钻探装备设计及试验研究

复杂软弱煤层的钻孔成孔效果对矿井瓦斯抽采具有重要意义。针对王坡煤矿复杂软弱煤层钻孔施工排渣难、事故率高、成孔难等问题;设计了一种具有高转速、大功率、大扭矩性能的ZDY6000LR型高转速履带式钻机,其最大扭矩6 000 N·m,最大转速400 r/min;通过对钻机的布局、动力头、调角机构、给进机身及液压系统的优化设计,确保在施工过程中能够有效地解决在钻进过程中出现的卡钻、塌孔等问题;开发具有强度高、不易崩齿等优点的Ø95/Ø60.3 mm宽翼片插接密封螺旋钻杆,以及具有强度高、断齿风险低等优点的Ø113 mm、Ø120 mm、Ø133mm三角梯齿PDC钻头。在王坡煤矿3 206工作面现场工业性试验表明:该套钻探装备及钻具组合有效解决了施工过程中存在的排渣难、喷孔顶钻等问题,提高了钻孔成孔率,百米以上钻孔成孔率超过70%,为矿井本煤层瓦斯抽采提供了重要支撑。

反动式工业汽轮机超高转速大流量低压级组优化

杭汽轮引进的西门子反动式工业汽轮机低压扭叶级组在转速和热力性能方面已经无法满足现有市场的需求。针对上述问题,采用优化算法对该系列叶型进行优化,同时,引入了斜T型叶根和枞树型叶根,改进了T型末叶根骑缝螺杆锁紧结构,提高了叶片和转子的材料等级,此外,还通过分析已运行的同类型低压级组的运行数据,推算出优化后级组的最大许用质量流量。综上,优化后的级组子午面尺寸未发生改变,总总效率较优化前最高提高了2.5%,最高连续转速提高了20%,且通流能力保持不变。

螺杆转速对热熔挤出吲哚美辛混合性能的影响

热熔挤出技术已成为一种制备药物固体分散体的新方法,螺杆转速作为挤出过程中的工艺参数对药物的混合具有重要影响。以吲哚美辛(INM)和聚乙二醇(PEG10000)为原料,设计了挤出机混合段螺杆构型,采用Polyflow进行数值模拟,基于加权平均剪切应力、累积最大剪切应力分布、累计停留时间分布和平均回流系数,分析螺杆转速对INM混合性能的影响。同时,以INM为原料药,采用热熔挤出技术制备了不同螺杆转速下的挤出样品,使用扫描电子显微镜(SEM)和溶出实验对样品进行表征。结果表明,在一定范围内,随着螺杆转速的增大,药物的分散混合和分布混合性能增强,但是,螺杆转速较大会导致药物分布混合性能降低,不利于药物的混合。

同轴变速三螺杆挤出机的三维流场分析

针对传统三螺杆挤出机物料混合能力差的问题,设计一种新型同轴变速三螺杆挤出机。采用Solid Works建模,ANSYS有限元分析方法对三螺杆挤出机流道进行仿真分析。结果显示,新型同轴变速三螺杆挤出机的压力是传统三螺杆的1.5倍,变速段螺杆速度矢量为传统螺杆的0.5倍,物料的运输时间是传统三螺杆的1.2倍。新型同轴变速三螺杆的建压能力增强,带有行星轮元件的变速段螺杆可以使物料减速并且回流,延长物料停留时间,提高物料的混合均匀性。研究为三螺杆挤出机的优化提供理论依据。