山地蕉无人机自主吊运装置研制

针对目前山地蕉采后运送作业主要依靠人工背运,存在劳动强度大、人力成本高、果实容易损伤以及易发生安全事故等问题,该研究设计了一种山地蕉无人机自主吊运装置,能够实现无人机山地蕉吊运过程中对果轴的自主抓取和卸载,减少人工参与,保障作业人员安全。基于测定的山地蕉蕉穗形态特征参数设计抓取机构、吊具、导向机构以及连接件等,并通过SOLIDWORKS软件建立装置的三维模型,同时搭建了上下位机通讯系统。基于ANSYS Workbench软件的显式动力学分析(explicit dynamics)、静磁分析(magnetostatic)对吊运装置的关键零部件进行仿真和理论计算,确定满足使用要求的电磁铁与舵机型号及参数。室内试验表明,装置的果轴平均抓取成功率为92.59%,果轴平均卸载成功率为96%,平均吊运成功率为88.89%,抓取与卸载的平均耗时分别为63.8和20.8 s/次。无人机搭载吊运装置进行田间试验,平均吊运成功率为83.33%,抓取与卸载平均总耗时90.8 s/次,平均吊运速度0.99 m/s,是人工背运速度(0.17~0.33 m/s)的3倍以上,且由于蕉穗悬空在吊运装置下方不与其他物体接触从而不会对果指造成损伤,满足无人机自主吊运山地蕉的作业需求。研究结果可为快速、低损、安全的无人机山地蕉吊运装置设计提供参考,促进香蕉产业的高质量发展。

依托湘桂运河的湖南省工程机械出口运费分析

运输费用分析是工程机械选择何种运输方式的重要决策依据。文章以三一重工的产品和运输需求为例,从运输方式的角度对工程机械进行分类,总结了公路运输和水路运输2种方式下工程机械运费的计算方法,根据湖南省货物运输市场的有关调研数据,对典型工程机械产品的运输费用进行了计算,对依托湘桂运河的新物流通道和现有物流通道2种物流通道的运费成本进行了比较分析。在此基础上,验证了水路滚装运输方式的可行性。研究为湖南省工程机械开展水路滚装运输提供了经济性分析参考,同时为湖南省内河航运绿色发展提供了新思路。

智能农机多机协同收获作业控制方法与试验

为提高多台无人化智能收获机和运粮车协同作业效率,该研究以2台不同型号水稻收获机和1台运粮车为研究对象,开展了智能农机多机协同收获作业控制方法研究。根据协同作业控制决策约束条件,建立协同收获作业中有限个状态过程的改进型连续时间马尔科夫链模型。以减少非作业时间为优化目标,通过模型预测未来一段时间内每台收获机的卸粮时间,动态更新每台收获机的卸粮顺序和时间。仿真试验结果表明:该研究控制方法相对于仓满后再召唤运粮车的卸粮方式有效减少了作业时间,协同收获任务的农机平均作业时间减少了13.58%。田间试验结果表明:智能农机多机协同作业控制方法实现了2台水稻收获机和1台运粮车协同自主作业,在场景1中,相对于仓满召唤卸粮模式,收获机1和收获机2非作业时间分别减少了71.25%和42%,收获效率提高了6.65%和5.22%;在场景2中,相对于仓满召唤卸粮模式,收获机1和收获机2非作业时间分别减少了77.64%和37.09%,收获效率提高了12.07%和5.78%。该文提出的控制方法可以实现收获-卸粮转运自主作业,减少了收获机的非作业时间,提高了作业效率,可为无人农场智能收获协同作业提供支撑。

可调节间距式育苗类穴播种植机械设计

针对需要育苗栽种的农业穴播种植机械存在的体积大、不稳定等问题,研究并设计了一款可调节间距式穴播种植机械,以较好地避免现有育苗类穴播农作物种类较多时自动化程度低的局限性,为农户提供一种小型方便的种植机械设备。首先,介绍了该机械的原理和结构,其主要包括驱动模块、钻孔模块和种苗储藏运输模块,满足动力和种植需要;其次,明确了该种植机械电机的参数,控制系统可以实现正常行进、种植行间距调节、轮胎间距调节、远程控制等功能;最后,根据以上设计要求制作了可调节间距式育苗类穴播种植机械实验样机,并对样机的功能和性能进行了测试,对实验样机的种植参数进行了验证。研究结果表明:该穴播种植机械设计有育苗杯储存盘及运输机构,可种植需要使用育苗杯进行移栽的种苗作物;该机械种植间距可调节,解决了苗类适应性问题;其最大种植深度为110 mm,最大行距为1 000 mm,满载速度为39 km/h,双钻头最大种植数量为1 500株/h。该种植机械降低了种植成本,提高了种植效率,为现代农业机械化发展提供了借鉴与参考。

露天矿山无人驾驶运输效率评估方法

为了帮助矿山业主单位明确地评估无人驾驶运输系统与传统人工运输系统之间的运输效率比,以及帮助无人驾驶系统开展调度算法优化;提出了无人驾驶系统效率评估中的3种评测方式,以及在不同评测周期内应采用的关键指标,并对不同评测方法的适用场景进行展开讨论。结果表明:此评测方法广泛适用于不同矿山生产和测试条件下的场景和需求,具备行业的通用性和适用性。

铁路货物装卸机械人机安全防撞智能预警系统设计

在分析铁路货物装卸机械视野盲区、视线遮挡或视线不良、超速及人的不安全因素等铁路货物装卸作业人机碰撞事故因素的基础上,基于机器视觉、卷积神经网络、数据传输、卫星定位等技术,构建铁路货物装卸机械人机安全防撞智能预警系统技术方案,选用日夜全彩网络型高清工业摄像机,研制图像处理器,开发设计铁路货物装卸机械人机安全防撞智能预警系统,实现行人的自动实时识别、定位和报警,防止装卸机械与人员相撞,能有效避免人身伤亡事故发生,并将人机冲突信息传输到远程监测中心存储,为人机冲突信息的统计和查询提供数据支持。

煤矿运输机械的优化与节能策略研究

针对煤矿运输机械存在能源消耗大、运输效率低、排放量大等问题,通过对现有状况进行分析和研究,得出结构优化、运行参数优化、智能化控制优化等优化方法与节能型设备的选用、能源管理与监控、余热回收与利用等节能策略,并通过具体案例验证了上述方法和策略的有效性。通过本文的研究,可以提高煤矿运输效率,降低运输成本,减少能源消耗和环境污染,对提升煤矿生产的可持续发展具有重要意义。

丘陵山地竹林单轨运输机研发与应用

为了改变竹林落后的生产方式,降低竹林采运和经营过程中的竹笋、农资和化肥等运输成本,研发了丘陵山地竹林单轨运输机。设备的运输作业结果表明,其工作效率是传统人工效率的8倍以上;整套设备占地空间小,操作简单;设备性能安全可靠,而且维护和使用成本低。设备的推广应用为竹子下山提供了新的运输途径,将极大提高竹资源开发效率,促进竹农增收致富,推动竹区经济发展,市场前景广阔。

垂直螺旋输送机输送特性及其参数优化研究

为了研究黏性物料(以潮湿的煤炭颗粒为例)在垂直螺旋输送机输送过程中的输送特性,以及以输送效率最大与叶片最大磨损深度最小的多目标优化问题,基于离散单元法(DEM)和非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)的方法,研究了不同输送参数对螺旋输送特性的影响规律,并对垂直螺旋输送参数进行了优化。首先,基于DEM仿真研究了不同螺旋转速、螺距与间隙对垂直螺旋输送特性的影响;然后,对拟合后的回归模型进行了方差分析(ANOVA),并采用NSGA-Ⅱ算法对多目标模型进行了优化求解;最后,运用熵权法与灰色关联法对螺旋输送机进行了综合评价,确定了螺旋输送机的最佳输送参数。研究结果表明:煤炭平均质量流率随螺旋转速、螺距或者间隙的增加而增加,其影响程度顺序为:螺旋转速>螺距>间隙;叶片最大磨损深度随螺旋转速或者间隙的增加而增加,随螺距的增加而先减小后增加,其影响程度顺序为:螺旋转速>间隙>螺距;最佳垂直螺旋输送参数:螺旋转速n=360 r/min、螺距S=236.5 mm和间隙C=8.5 mm。以上研究成果可以为垂直螺旋输送特性的研究及设备优化提供一定的借鉴。

基于随机森林回归的管状带式输送机用托辊优化设计

在管状带式输送机运输过程中,托辊在圆管带的接触载荷激励下会产生振动噪声,这是管状带式输送机运输过程中的主要噪声源。托辊参数的优化设计,对于管状带式输送机整体的减振降噪具有重要意义。为此,以托辊为优化对象,对托辊在不同结构参数下的振动特性和噪声规律进行了研究,提出了一种基于随机森林回归(RFR)的管状带式输送机用托辊参数优化设计方法。首先,对托辊进行了模态分析,得到了托辊的振动特性,确定了托辊的优化方向;基于有限元-边界元混合声场仿真方法,以现场采集的托辊受力频谱作为激励,探究了托辊在不同结构参数影响下的振动噪声及规律;然后,开发了基于RFR算法的机器学习模型,建立了托辊结构参数与噪声值之间的设计数据库,结合约束条件,得到了托辊参数的最优解;最后,针对优化后的托辊结构进行了仿真分析。研究结果表明,当托辊的直径为152 mm、厚度为6 mm、材料为普通钢、轴径为30 mm时,取得最优解,优化托辊产生的振动噪声较原托辊降低了约13.4 dB;通过托辊的优化设计,可以为管状带式输送机整体减振降噪提供参考。

林业机械自动化发展现状与展望

为全面概述林业机械自动化发展现状与趋势,本文重点介绍了林业机械的国内外研究现状,从砍伐、采集、加工、运输四个方面讨论林业机械自动化现有的研究技术及方法,指出了林业机械自动化研究中存在的问题,最后对林业机械自动化的发展方向进行了展望,以期为林业自动化技术实施与高效生产提供指导。

矿井岩巷快速掘进工艺研究

三采区轨道巷为大断面岩巷,巷道掘进面临掘进效率低、工作人员劳动强度大等问题,为此提出将先进的凿岩、装矸以及运矸设备应用到巷道掘进中,提升大断面岩巷掘进效率。根据现场情况,提出采用CMJ2-30液压钻进台车替代YT28气腿式凿岩机、ZWY-180/79L挖掘式装载机代替P120B耙斗式装岩机、ST-8/6B梭车代替矿车提高炮眼钻进、装矸以及运矸效率,采用中深孔光面爆破代替以往浅孔爆破提高炮眼利用率以及破岩效率。现场应用后,巷道掘进进尺均超过80m/月,明显提升了巷道掘进效率,可为采区早日投产创造良好条件。

链板式连续运输机械中焊趾表面裂纹扩展形态检测

针对链板式连续运输机械滚动压力增大引起的裂纹扩展问题,提出焊趾表面裂纹扩展形态检测方法,并应用到链板式连续运输机中。我们构建了焊趾表面裂纹图像的尺度空间函数,并计算特征点的梯度幅值与方向,完成焊趾表面裂纹区域的SIFT(Scale Invariant Feature Transform)定位。以裂纹区域定位结果为基础,明确扩展应力强度因子与能量释放之间关系,并引入裂纹开张比的概念,计算裂纹扩展的有效能量。根据裂纹纵、横比与深度比的关系,结合板厚得到裂纹半轴长度的函数关系,从而实现裂纹扩展形态的检测。以链板式连续运输机为例,实验结果表明,本文针对连续滚动机械设备裂纹区域的定位精度比传统的检测方法更高,且裂纹深度检测结果与实测结果基本一致,说明所研究检测方法的裂纹扩展形态检测性能得到了提升,具有较高的实际应用价值。

基于RBR+CBR双重推理的带式输送机驱动系统故障诊断研究

基于规则推理(RBR)和基于案例推理(CBR)的方法均适用于带式输送机故障诊断领域。针对二者在故障诊断中或侧重原因分析或侧重维修手段的问题,对基于RBR+CBR双重推理的推理机制进行了研究,并建立了专家系统,对带式输送机驱动系统进行了故障诊断。首先,在传统专家系统的结构基础上构建了故障诊断专家系统;然后,根据故障机理建立了驱动系统故障树,采用产生式表示法设计了故障规则库,根据故障案例与专家经验,采用矩阵表示法设计了故障案例库;基于规则推理(RBR)和基于案例推理(CBR)的方法,设计了专家系统推理机制;利用LabVIEW程序开发平台设计了专家系统人机交互界面,实现了传感器—知识库—客户端之间的串联通信;最后,为了验证上述专家系统的可行性,在某矿带式输送机运行现场进行了实验,并进行了结果分析。研究结果表明:该带式输送机专家系统的故障原因分析准确率超过95%,故障维修方案有效性超过94%;与RBR、CBR算法支持下的专家系统相比,该专家系统具有更优的收敛性、有效性和准确性,为带式输送机的故障智能诊断提供了一种有效的方法。

油菜割晒机拨指输送链式输送装置研制与试验

为了解决油菜割晒作业输送铺放难题,研制了油菜割晒机拨指输送链式输送装置,可以实现油菜割晒输送、铺放作业。该研究对拨指输送链式输送装置进行了结构设计,在排禾口处,在保证拨指运动不干涉的条件下,控制拨指回缩的轨道应尽量前伸,以保证在排禾口处拨指一直对油菜茎秆有拨动输送作用。在分析拨禾轮对油菜植株作用过程以及对已割油菜茎秆推送作用的基础上,给出了油菜割晒作业顺利输送时输送装置、拨禾轮、割刀三者之间水平与垂直安装距离以及输送装置安装倾角。拨禾轮中心与割刀的水平距离调节范围应为0-276 mm,割刀和输送装置前端之间的水平距离应根据油菜茎秆高度而定,一般不超过300 mm。拨禾轮中心的高度应大于1 100 mm,高度可调。输送装置前端与割刀的垂直距离应小于125 mm。输送装置安装倾角10°-20°。分析了拨指运动轨迹方程,对输送带上油菜茎秆进行了受力分析。给出了油菜茎秆顺利输送铺放时机器前进速度、输送带速度、拨禾轮转速之间的相互关系。拨禾轮圆周线速度与机器前进速度的比值控制在1.1-1.5,输送带速度与前进速度的比值控制在3.2-5.0。田间试验表明,该输送铺放装置性能稳定,作业顺畅,油菜割晒作业总损失率≤0.85%,油菜茎秆铺放角≤32°,铺放角度差≤25°,铺放质量达到要求。

高瓦斯煤层开采的新思路及待研究的主要问题

提出了解决高瓦斯煤层开采的新思路 :在一个密闭的空间中实现瓦斯与煤同采 ,使采煤工作在一个即能密封又能开放的空间中进行 ;当采煤机械高速运行、瓦斯涌出量很大时 ,回采工作面上下巷道密闭 ,使回采工作空间的瓦斯浓度保持在 30 %以上 ,完全处于不能产生爆炸的环境中 ,使机械设备的效率能够得到充分发挥 ,实现高产高效高安全生产的目标 ;当工作面出现故障、必须停采处理时 ,打开工作面上下巷道的风门 ,恢复通风 .煤与瓦斯同采是高瓦斯煤层的一项全新的开采方式 ,需要对其主要问题进行深入的研究 .

农村运输机械耗油量数学模型的研究

燃油消耗是农村运输机械作业的主要消耗项目,通过对农村运输机械复杂的运输作业过程的分析,提出了农村运输机械年平均运程及其回程满载、空载的等效关系模型,进而推出了综合反映运输条件特性和运输机械结构条件参数的农村运输机械耗油量数学模型,并经实例试验计算证实了模型的适用性。

齿形刮板式残膜与残茬输送装置设计与试验

研究了清田整地联合作业机齿形刮板式残膜、残茬及土壤输送装置的结构原理,分析计算刮板组工作行程的阻力、功耗和动能。以刮板组工作行程的功耗、动能消耗最小为目标函数,建立优化设计的数学模型,优化计算结果为刮板宽度890 mm,高度260 mm,间距500 mm,工作速度2.5 m/s,工作角度33°。通过试验表明优化设计结果合理,并确定了第1排刮板齿尖与起膜铲刃口的最佳距离为300 mm。

铲筛式残膜回收机输膜机构参数优化与试验

垄作残膜回收对机具幅宽要求较高、地膜利用低、垄体高、垄沟残膜回收难、残膜碎片多、埋膜深等特点。铲筛式残膜回收机对土下残膜具有回收能力,在垄作残膜回收领域具有良好的应用前景。输膜机构缠膜率高和收获后残膜含土率高是制约铲筛式残膜回收机推广的主要问题,为了提高铲筛式残膜回收机输膜机构作业质量,降低输膜机构的缠膜率及收获后残膜的含土率,该文运用单因素试验方法得出最优筛面结构形式,在单因素试验基础上运用Box-Benhnken的中心组合试验方法对残膜回收机输膜机构的工作参数进行了试验研究,以振动筛振动频率、振动筛振幅、齿片间距进行三因素三水平二次回归正交试验设计。建立了响应面数学模型,分析了各因素对作业质量的影响,同时,对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:缠膜率影响显著性顺序为振动筛振动频率?齿片间距?振动筛振幅;含土率影响显著性顺序为齿片间距?振动筛振动频率?振动筛振幅;最优工作参数组合为振动筛振动频率3.9 Hz、振动筛振幅42 mm,齿片间距15 mm,对应的缠膜率和含土率分别为1.72%、32.81%,且各评价指标与其理论优化值的相对误差均小于5%。研究结果可为铲筛式残膜回收机输膜机构的结构完善设计和作业参数优化提供参考。

焊接技术在我国石油工程建设中的应用

石油工程领域中的焊接结构存在多种类型,其应用条件各不相同,对结构用钢的性能提出了不同的要求。综述了焊接技术在我国油气储运、钻采机械、石油化工机械和海洋平台等石油工程建设中的应用现状。随着石油工程建设中焊接结构复杂化程度的增加和应用条件的不断提高,解决其相关焊接关键技术将是未来石油工程建设中的重要发展方向。