页岩油水平井上提下放过程中套管力学特征分析

为了提高页岩油水平井套管下入能力,上提下放技术已成为套管下放作业中必不可少的一环。然而,在多次上提下放过程中,井筒套管普遍出现断裂失效行为。以某口页岩油水平井实际套管下放作业为基础,结合弹塑性理论,采用有限元软件建立全井段套管上提下放动力学模型,分别对单次以及多次作业过程中井筒套管轴向力、摩阻以及Mises应力分布状态开展研究。研究发现:在上提下放过程中,套管累积弹性能在上提阶段得到一定释放,在下放阶段重新累积;单次上提下放作业后,井筒套管Mises应力、下放摩阻及轴向力相较作业前明显下降,套管的下入能力得到一定提升;短时间内多次上提下放过程中,随着局部位置套管的弹性能快速累积释放,部分位置套管在摩阻作用下始终处于累积状态,最终导致局部套管屈曲行为进一步加剧。开展套管上提下放过程中的力学行为研究以及风险分析,可为页岩油水平井套管高效安全下入提供指导。

采棉机摘锭控形控性分析

对采棉机摘锭的工作过程进行分析,通过数学建模确定采棉和脱棉过程中摘锭钩齿几何参数对籽棉所受摘锭摩擦力的影响;在籽棉缠绕阶段,对摘锭与籽棉间弹塑性摩擦受力进行分析,建立摘锭锥面截面圆曲率半径与籽棉受摘锭摩擦力的数学关系;将摘锭简化成悬臂梁,建立力学模型确定强度最低锥面截面直径与摘锭锥面几何参数的数学关系;采用ANSYS对3种常见基材摘锭进行有限元分析,进一步确定不同材料对摘锭强度的影响,验证锥面曲率半径对籽棉采摘摩擦力的影响。研究结果为国产摘锭进一步控形控性多目标优化设计奠定理论基础。

基于提采动作的便携式名优茶鲜叶采摘机

为缓解以龙井为代表的名优茶鲜叶采摘完全依赖人工的现状,提出一种基于鲜叶-老叶物理特性差异的鲜叶采摘方法,通过纯机械的弹性结构和柔性采摘单元实现鲜叶的自动化采摘。首先对鲜叶-老叶在生长高度、表观形态和茶叶茎断裂强度等物理特性差异进行研究,作为采摘机结构和拉拔力参数设计的主要依据;在此基础上,受茶农手工采摘鲜叶时的“提采”动作启发,提出基于鲜叶上下表面摩擦力差异的鲜叶采摘机构,并对其进行采摘过程的动力学仿真分析;依据仿真结果,分别采用硅胶和特氟龙膜作为与鲜叶上下表面接触的柔性材料,结合动底板弹性结构、提供可调的拉拔力以避免采摘过程中鲜叶受损。茶园试验结果表明,当采摘力设置为3.0 N时采摘效果较好,鲜叶茎断裂位置取决于鲜叶茎断裂强度最小的位置,与人手工采摘时的断裂位置一致,鲜叶采净率约40%,老叶误采率约7%,茶叶损伤率约5%,采摘效率约1.44 kg·h^(-1)(相当于3个熟练采茶工)。该研究结果可为鲜叶的全自动机器采摘提供技术积累。

采棉机水平摘锭的工作原理及采摘力学分析

通过分析采棉机水平摘锭的基本工作原理,推导出棉铃在自然和施压二种状态下摘锭摘取棉花的摩擦力大小公式。结果表明:1)在保证强度的情况下,小直径摘锭比大直径摘锭能更好地摘取棉花;2)摘锭表面有刻槽或钩齿能提高摘棉的可靠性;3)当棉铃受压紧力时能进一步提高摘棉的可靠性。

假发梳理性测试方法

在对假发性能研究现状简要陈述的基础上,首次提出了关于假发梳理性的狭义与广义概念,建立了模拟日常生活中假发束纤维梳理动作的简易装置,介绍了测试方法和测试原理;通过对假发样品顺、逆鳞片的测试结果分析,建立了假发束纤维摩擦曲线的表达指标,从而验证了测试方法的可行性。实验结果表明:假发束纤维逆鳞片方向的动、静摩擦力分别大于顺鳞片方向的动、静摩擦力。摩擦曲线的统计结果表明:在实验测试的6个指标中,峰值与谷值平均值最能表达假发束纤维的摩擦性能,可用此指标定量表征假发束纤维梳理的摩擦性能。

细旦超有光涤纶短纤维油剂在纤维表面上的应用

采用比电阻仪、摩擦系数仪、环境扫描电镜(ESEM)、扫描隧道显微镜(STM)等仪器研究了细旦超有光涤纶短纤维油剂对纤维性能的影响。结果表明,随着含油率及环境温湿度的增加,纤维的比电阻值逐渐减小,抗静电性逐渐增强;纤维的平滑性随含油率的增加先减小后增大,其中含油率为0.2%时具有较好的平滑性和抱合性,并且随环境湿度的增加,纤维的平滑性与抱合性均降低;通过ESEM和STM观察发现,当含油率在0.2%时,油剂在纤维表面铺展得较为均匀,这与摩擦因数测定的结果相符合。

烷基磷酸酯钾盐在聚苯硫醚短纤维上的应用

根据聚苯硫醚短纤维纺丝和加工工艺对抗静电性和摩擦性能的要求,研究了烷基磷酸酯钾盐的碳链长度、单双酯比例、pH值、纤维含油率、环境湿度对聚苯硫醚短纤维抗静电性和摩擦性能的影响。结果表明,随着烷基碳链长度的增加,烷基磷酸酯钾盐抗静电性下降,平滑性增加;提高烷基磷酸酯钾盐的单/双酯比例、pH值、纤维含油率和环境湿度也有助于改善聚苯硫醚短纤维的抗静电性。

面向大质量串型水果采摘的夹持试验与仿真

对于香蕉这类大质量水果采摘的末端执行机构,确定合理、可靠的夹持方式是机构精简的关键。文中对不同夹持因素组合产生的夹持效果进行了试验研究及夹持过程的有限元仿真分析,得到各夹持因素与夹持效果之间的影响关系及最佳的夹持方式。在自制的夹持试验平台上,针对摩擦夹持方式,进行了不同接触材料及不同夹持力的夹持效果试验;针对钉刺夹持方式,开展了钢钉数量、钢钉直径、钉刺深度的三因素三水平正交试验。试验数据表明,对于依靠摩擦力夹持蕉串的摩擦夹持方式,可靠性不足;钉刺夹持方式夹持效果优于摩擦夹持,影响夹持效果的因素主次顺序为:钢钉数量、钢钉直径、钉刺深度,最佳夹持效果因素组合为:钢钉数量6颗、钢钉直径5 mm、钉刺深度10 mm。文中研究为香蕉这类大质量串型水果采摘机械手夹持机构的设计提供了理论依据。

聚酯短纤维表面处理剂TDSL-2005A/B/C应用性能的研究

对1.33dtex聚酯短纤维用TDSL-2005A/B/C体系表面处理剂的润湿性、抗静电性及摩擦特性等应用性能进行了系统研究。结果表明,以体系三种基本成分中的A/B二元处理剂、混合比3/7作为纺丝处理剂,以三种基本成分中的A/C二元处理剂、混合比7/3作为纺纱处理剂可赋予纤维良好的润湿性、平滑性、抱合性及抗静电性;聚酯短纤维的处理剂总质量浓度应控制在0.15%～0.25%,可保证聚酯纺丝和纤维纺纱的正常进行。随着环境温度的升高,纤维的平滑性和抱合性均增加;而随着湿度的增加,纤维的抗静电性增强,但抱合性和平滑性降低。

采煤机截齿堆焊前后的耐磨性试验

采煤机截齿齿体的耐磨性直接影响到截齿的寿命和采煤的效率,对截齿进行堆焊可以直接提高其耐磨性。根据实验室试件实验的方法,对比截齿堆焊前后的耐磨性,最终分析出堆焊能提高采煤机截齿的耐磨性。

智能乒乓球陪练机器人结构设计

论述了智能乒乓球陪练机器人的研究现状,并对两种现有的拾发乒乓球机器性能进行比较分析,创新设计了一款一体化拾发乒乓球机器人。该装置由收球机构、存储运输机构和发球机构组成。4个麦克纳姆轮不同转向和转速的组合使机器人能在球场内全方位移动;差速器和电磁制动器形成的2自由度变胞机构控制锥齿轮机构和链轮链条机构,通过柔性三叶板和弧形挡板配合的滚轮式收集方法来收集空地以及墙边、角落的乒乓球。机器人可实现多球路变化的发球方式,并通过控制双轮的转速及旋向来适应不同的训练对抗强度。分析表明:该机器工作效率高,适用于多种场合,具有较高的市场推广和应用价值。

考虑接触约束的番茄采摘机械手臂鲁棒控制

针对机械手臂定位精度低导致的末端执行器采摘伤果问题,设计一种有限时间鲁棒控制方法。首先建立带有摩擦阻力和接触约束的采摘机械手臂数学模型,对其进行降维处理;然后将采摘机械手臂末端位置和接触约束的跟踪误差作为控制目标,设计兼顾两者的终端滑模面;最后利用辅助参数设计接触约束下的有限时间鲁棒控制律,并通过Lyapunov函数证明设计的番茄采摘机械手臂的关节角度误差和末端接触约束误差均能在有限时间内收敛到0。通过仿真试验结果表明,设计的鲁棒控制方法可在0.3 s内稳定跟踪控制指令,关节角度和接触约束的最大跟踪误差分别仅为0.3°和0.08 N·m,具有更优的快速性和准确性。通过对番茄采摘测试的结果表明,提出的鲁棒控制方法可使采摘手臂末端的最大定位误差仅有0.19 cm,接触约束的最大误差仅为0.06 N·m。

铁路捣固镐镐头磨损试验机

铁路是国家基础交通设施之一,是我国综合交通体系中不可或缺的一环,因此铁路的维护工作变得日益繁重,其中日常维护出现的主要问题就是铁路道床中出现的石碴松散现象。为研究捣固镐镐头在高速震动下与石碴产生磨损的情况,提供一种铁路捣固镐镐头磨损的试验机。该装置可通过改变振动频率、石料种类和捣固镐搞头材料来研究捣固镐的磨损情况,为捣固镐设计提供理论依据。