基于双向耦合法的采煤机螺旋滚筒振动特性分析

为研究采煤机螺旋滚筒在多种赋存条件下的振动特性,以MG2×55/250–BWD型薄煤层采煤机为工程对象,优化煤岩接触模型,建立与实际赋存条件相似的多种不同截割工况下煤壁离散元模型。结合DEM–MFBD(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics)双向耦合数值模拟方法搭建采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机模型与煤壁离散元模型的双向耦合试验平台,通过仿真试验得到不同煤岩工况下螺旋滚筒的截割过程,并分别对其振动特性的变化规律展开分析。研究结果表明:螺旋滚筒在截割过程中,三向均出现不同程度的振动,其中截割阻力方向振动加速度最大,牵引阻力方向振动加速度次之,侧向力方向振动加速度最小。随着模型中夹矸硬度以及层数比例的增加,截割过程中螺旋滚筒的振动强度不断加剧,最大振动加速度有效值的差值达到4403.149 mm/s^(2)。利用短时傅里叶变换将一维振动信号转化为二维时频谱图像,得到不同煤岩工况下振动信息变化特征在时频域中完成较好保留,其时频谱图像的特征样本效果优于各工况的时域一维信号曲线,主频能量位置、范围大小、特征团形状等信息具有明显区别,即使遇到夹矸层数不同,夹矸坚固性系数也存在差异的复杂工况,其时频谱图像中能量特征的分布形式也具有显著差别。通过振动模态分析发现,随着煤壁中含有夹矸硬度的增加,各部位的变形量均发生变化,其中截齿部位变化最为强烈。基于相似理论搭建采煤机振动信号测试试验平台,对不同煤岩工况条件下螺旋滚筒截割过程进行了测试研究,通过追踪螺旋滚筒的振动状态,发现其振动变化规律与双向耦合数值模拟一致。试验测试得到DEM–MFBD数值模拟方法获取的螺旋滚筒振动加速度有效值与依据相似比反推的试验数据之间的误差小于DEM离散元数值模拟方法与实验数据之间的误差,验证了DEM–MFBD数值模拟方法的准确性。研究结果对于提升螺旋滚筒工作可靠性具有重要意义,同时也为采煤机智能化开采的煤岩截割状态识别系统搭建过程中数据信息的获取提供了一种新的方法。

多点起爆下鼓形战斗部的威力特性

为调控对地弹药破片杀伤威力场,研究了一种鼓形战斗部在静爆和动爆下的威力特性。采用数值模拟研究了端面中心单点、中心单点两种起爆方式下,鼓形战斗部相较于同口径圆柱形战斗部在静爆下的破片威力特性及动爆下对地面装甲车辆目标的毁伤面积。在此基础上,调整鼓形战斗部起爆方式为偏心两线同时起爆、偏心两线序贯起爆及偏心两线同时-序贯起爆,计算了不同偏心起爆下鼓形战斗部静爆时的破片速度、飞散角和动爆时对车辆目标的毁伤面积及有效破片落地动能分布。研究表明,相比于同口径的圆柱形战斗部结构,鼓形战斗部的破片飞散角增大了55.98%,对地面军用车辆的毁伤面积最大增大了59.3%;相对于偏心两线同时起爆,偏心两线同时-序贯起爆的鼓形战斗部破片飞散角增大了18.0%,破片飞散的离散程度提高了11.48%;相对于装药中心单点起爆,偏心两线序贯起爆下鼓形战斗部的毁伤面积受炸高影响较小,在落角50°、落速200 m/s、炸高为9 m时的毁伤面积达47.15 m^(2)。通过调整战斗部的结构和起爆方式,可有效增大破片的飞散角,增大破片对目标的覆盖面积,提高战斗部的毁伤效能。

基于响应面法的绞车卷筒结构优化设计

为了充分利用卷筒的材料特性,实现绞车卷筒的轻量化,首先利用ANSYS对卷筒进行静态特性分析,然后对卷筒各项参数进行灵敏度分析,最后基于响应面法进行卷筒结构优化,得到最优方案。对优化后的卷筒进行疲劳寿命分析,结果表明,优化后的卷筒满足设计要求,质量减少了15.9%,实现了优化目标。

采煤机滚筒工作性能优化研究

在实际生产中,截割破碎过程是多作用耦合的结果,离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)双向耦合技术可实现煤机设备与煤壁的信息交互,符合实际生产情况,具有较大的优越性。为提高采煤机滚筒的工作性能,基于DEM−MBD双向耦合机理,结合力学性能试验和模拟试验得到实际工况参数,采用仿真软件EDEM和RecurDyn建立了采煤机滚筒截割煤壁的双向耦合模型,对仿真过程中滚筒所受的转矩和截割力进行分析,证明耦合效果和截割效果较好。设计了单因素试验和正交试验,分析了滚筒运行参数对工作性能的影响规律,并利用SPSS软件得到滚筒转速、截割深度、牵引速度对截割比能耗、装煤率、载荷波动系数的影响程度,通过现场试验验证了模型的可行性。构建了以滚筒转速、截割深度、牵引速度为决策变量,以截割比能耗、装煤率和载荷波动系数为目标的多目标优化模型,利用改进多目标灰狼(MOGWO)算法和优劣解距离法(TOPSIS)对模型进行求解,得出当滚筒转速为31.12 r/min、截割深度为639.4 mm、牵引速度为5.58 m/min时,采煤机滚筒的工作性能最优,此时截割比能耗为0.4677 kW·h/^(3),装煤率为43.01%,载荷波动系数为0.3278。

螺旋推进机构滚筒安装方式对行驶性能的影响研究

【目的】由于常规行进机构接地压比较小,在沙滩上易发生下陷等情况,会部分丧失甚至完全失去行动能力,故选用螺旋推进机构作为沙滩行进机构,为提高其在沙滩的行进效率,需对下置滚筒安装方式进行研究。【方法】通过软件对螺旋推进机构在沙滩中的行进场景进行模拟分析,获得实际行驶速度、牵引力等参数,通过计算对行进效果进行评定。【结果】研究结果表明,左旋滚筒左置、右旋滚筒右置的安装方式行进效果较好,且通过沙粒位移方向可确定沙粒沿滚筒旋转时扇叶出土方向堆积与滚筒转向有关,与扇叶旋向无关。【结论】研究结果可为螺旋推进机构滚筒安装方式提供参考。

液力耦合器多滚筒传动带式输送机的功率平衡

通过对液力耦合器工作原理和电动机串液力耦合器的联合工作特性的分析,得出了液力耦合器调节电动机功率平衡的原理,总结了多滚筒驱动带式输送机驱动系统应用液力耦合器的优点;以头部双滚筒驱动系统为例,分析了电动机串液力耦合器前后的电动机功率不平衡度,结果表明液力耦合器对多滚筒传动带式输送机功率平衡的改善效果明显。

多驱动带式输送机驱动力分配影响因素的仿真

强力带式输送机多为多滚筒驱动,在动态驱动力分配等方面受许多因素影响,从而带来许多实际问题.笔者主要对影响多驱动滚筒带式输送机动态驱动力分配的因素进行计算机仿真,研究了多驱动滚筒动态驱动力分配的方法及影响因素对它的影响规律;推出了驱动力分配的解析公式,而且借用MATLAB工具为多滚筒驱动带式输送机的动态驱动力分配规律,提供了许多影响因素的速查图线,突出了快捷直观的优点,得出了可用于指导实际生产的相关结论.

深海ROV多层脐带缆绞车卷筒力学分析

通过对深海ROV脐带缆微元段受力情况的分析,基于简化理论模型的假设,建立了能够模拟脐带缆绞车卷筒受力情况的理论模型。对比某绞车的实验数据,验证了本力学模型的正确性。通过对实例的计算分析,能够为深海ROV脐带缆绞车的设计工作提供理论支持。

鼓式制动器多柔性体ADAMS建模与仿真

考虑线性超单元、非线性接触力、阻尼以及非线性动态过程等因素,建立了某大型客车鼓式制动器的多柔性体动力学模型。考虑到制动鼓椭圆变形导致的楔效应、卡死等现象,将制动鼓看作柔性体,建立了柔性制动鼓与摩擦片的接触模型,同时建立了凸轮的驱动力模型。在一定的制动工况下,ADAMS模型仿真分析得到的凸轮驱动力及制动器外部因数与相关资料结论相吻合,验证了所建立的鼓式制动器模型的正确性。

基于Ansys Workbench起重机多层卷绕卷筒结构研究

利用Ansys Workbench软件作为工具,对起重机多层卷绕卷筒进行有限元分析,并与传统方法进行比较,获得传统方法难以分析的局部区域应力状态。为大起重量、大起升高度吊装起重机卷筒的结构研究与构造的优化改进提供参考。

基于MATLAB的双折线式多层缠绕卷筒的受力分析研究

在设计双折线式卷筒的筒体时,需要确定多层缠绕钢丝绳作用于卷筒筒体的压力,由于外层钢丝绳的缠绕会导致内层钢丝绳张力衰减,钢丝绳作用于卷筒筒的压力并不是随着钢丝绳缠绕层数的增加而线性增加.基于钢丝绳在双折线式卷筒上作多层缠绕的实际排列情况,建立了钢丝绳多层缠绕系数方程,并在MATLAB中实现了多层缠绕系数和各层钢丝绳张力的求解.通过分析可知,多层缠绕系数随着钢丝绳缠绕层数的增加而增加,但增幅随缠绕层数的增加而减小,在缠绕层数超过特定值后,多层缠绕系数趋于常值.缠绕在卷筒上各层钢丝绳中,里层与外层钢丝绳张力较大,而中间层钢丝绳的张力较小,甚至会接近于零.

多筒干式强磁选机的研制及应用

介绍多筒干式强磁选机的结构和特点,并对分选过程及磁场特性进行了深入地探讨。该机采用永磁磁体,筒表最高磁场强度可达1.0T,不仅可以用于非金属矿物和有色金属矿物的除铁提纯,还适用于弱磁性矿物的回收。

双折线式卷筒多层卷绕中钢丝绳磨损损伤分析

针对多层卷绕中钢丝绳磨损严重的问题,对双折线式卷筒各区域钢丝绳卷绕过程中的受力情况和磨损损伤情况进行了详细的分析.分析结果认为,在双折线式多层卷绕过程中,钢丝绳的受力情况及绳圈间相互摩擦运动引起的磨损与钢丝绳在卷筒上的卷绕位置密切相关,磨损最严重的绳段位于卷筒每层最后一圈被后续换层爬升绳段所挤压的折线绳段区域.

高低双速走丝电火花线切割工艺试验研究

阐述了高低双速走丝电火花线切割机的设计概念、实现方式和特点。通过一次高速走丝大能量切割、多次单向低速走丝切割并加大电极丝张力等措施,与高速走丝多次切割(中走丝)方式进行了对比试验。结果表明高低双速走丝的切割精度、腰鼓形均比中走丝切割方式有明显改善,而表面粗糙度值则略有提高。

恒温与分段变温滚筒干燥对烤烟叶丝干燥效率及香味品质的影响

【目的】对比恒温与分段变温两种滚筒干燥方式对烤烟叶丝干燥效率与香味品质的影响,为烟叶原料的分段变温滚筒干燥工艺优化和推广应用提供科学依据。【方法】以烤烟中部烟叶C2F为原料,采用滚筒干燥试验装置,对比分析恒温与分段变温两种滚筒干燥方式对烤烟叶丝干燥效率、石油醚提取物和香味成分含量的影响。【结果】相对于恒温低温干燥（110℃）,采用前段高温后段低温的分段变温滚筒干燥方式能有效缩短干燥时间,脱水速率提升5%~15%。两种干燥方式下,叶丝中香味成分总量及石油醚提取物、棕色化反应产物、类胡萝卜素降解产物含量均随干燥筒壁温度的升高而降低;相对于高温恒温干燥（120~140℃）,分段变温干燥更有利于石油醚提取物的保留,香味成分总量最高可提高12%,其中以120/110℃分段变温滚筒干燥方式的烤烟叶丝香味成分总量及石油醚提取物、棕色化反应产物、类胡萝卜素降解产物含量最高。【结论】与恒温滚筒干燥方式相比,120/110℃分段变温滚筒干燥方式可有效兼顾烤烟叶丝的干燥效率与香味品质,可在烤烟实际干燥加工中推广应用。

基于卡尔曼滤波的汽包水位多传感器信息融合方法研究

汽包水位是锅炉安全运行的重要参数,列举了影响汽包水位变化的各种因素并且建立了锅炉汽包系统各输入、输出变量间的影响模型。分析了卡尔曼滤波在多传感器信息融合处理中的特点,在DRZ/T01-2004规定的基础上,提出了一个以卡尔曼滤波为底层传感信号融合方法为基础,结合其他聚类融合方法,引入多种类、多数量传感器信号和控制决策预测信号的汽包水位多传感器数据融合控制系统。基于此,设计了卡尔曼滤波在多传感器数据融合处理中的具体实现方法,并借助Matlab仿真,分别测试了卡尔曼滤波在单通道传感信号滤波以及多传感器信息融合中使用的效果。仿真结果证明了所设计的系统能够准确、快速的融合处理底层传感器信号,并作出有效的控制决策。

基于分层瓶颈分析的多重入制造系统调度方法

针对一类具有重入特征的复杂制造系统,借鉴鼓—缓冲器—绳子理论,寻求以关键性瓶颈设备控制为核心的调度方法。在瓶颈设备分析中针对复杂制造系统多重入的特点,提出分层瓶颈的概念和系统瓶颈及层瓶颈的计算方法。基于分层瓶颈分析思想探索多重入制造系统的分层瓶颈调度算法和实施步骤。最后,在采用计算机实现分层瓶颈调度算法的基础上,以典型半导体生产线HP-24模型为对象,运用所提出的方法进行了案例仿真分析与算法应用效果的比较验证。

输送带纵向振动对多驱动驱动力分配影响的研究

带式输送机运行过程中,输送带所受的动张力沿输送带运行方向以波的形式传播,并在传播的过程中产生纵向振动,输送带较大的纵向振动会影响多滚筒驱动力的分配。本文以Kelvin-Voigt黏弹性模型作为输送带力学模型进行分析,由输送带的本构方程建立长距离带式输送机输送带纵向振动驱动力分配方程,以天津港某条头部双滚筒驱动长距离带式输送机为例,仿真启动过程中驱动滚筒的驱动力变化曲线及输送带振动曲线,将仿真结果与试验结果相比对,得到对于头部双滚筒驱动的带式输送机系统,随着输送带弹性模量的增大输送带振动减轻,双滚筒驱动驱动力的分配更加接近理想的功率配比的结果。研究结论为输送带的合理选型提供可靠依据,并能使电机工作在设计工作点附近,避免因驱动力分配不均而烧毁驱动电机。

汽车鼓式制动器多目标优化设计

车辆在高速时的紧急制动对制动器提出了新的要求,摩擦副温升不能过高,以免发生热衰退现象,降低制动效能。另外,制动器有效尺寸的减小将给整车布局留下更广阔的空间。本文以摩擦副温升最低和制动器尺寸最小为目标,对鼓式制动器进行多目标优化设计,减小制动器尺寸并提高制动器工作的可靠性。优化搜索策略采用基于方向的遗传算法,能实现自适应变异,并能保证变异产生的后代直接落在给定的设计变量搜索区间内,算法稳定且收敛速度快。

带凹槽新型平衡鼓的设计与研究

针对高扬程农用多级泵,提出了一种带凹槽结构的新型平衡鼓,理论分析了该结构对降低平衡鼓间隙泄漏以及提高平衡鼓平衡能力的影响。利用CFD软件模拟分析了传统平衡鼓和带凹槽平衡鼓在相同工况下间隙处的流动情况及平衡鼓两侧的压差情况。通过离心泵轴向力试验装置,对采用不同平衡鼓时,试验装置的效率、扬程以及止推轴承处所受轴向力的大小进行了对比分析。研究结果表明:带凹槽新型平衡鼓结构增大了平衡鼓与平衡鼓套间隙处的阻力,减少了间隙处的泄漏量,提高了泵的效率;增大了平衡鼓两侧压差,有利于平衡鼓平衡轴向力。