Study on a clamping device of leveling equipment mounted on jacket

This paper proposes a novel clamping device for leveling equipment mounted on offshore oil platform jacket,which solves the problem of leveling equipment clamping lifting force of more than 2000 tons.The main features are that lifting force transmits to clamp claw through wedge force amplifier,embed the teeth of claw into the pile,and the embedded depth increases with the lifting force,resulting in a gravitational self-locking function.This theoretical model of clamping device was established,and the force and material characteristic were analyzed,and the feasibility of the theoretical model was verified by thin shell elastic-plastic stability theory and thin-walled structures theory.An experimental prototype of clamping device was produced to test gravity self-locking function and bearable leveling force.Compared with the theoretical model and the experimental results,it proved that the embedded clamping devices have gravitational self-locking function and can meet the need of actual leveling equipment.

结构力学位移法实验教学装置开发及教学实践

位移法基本原理是结构力学课程的难点和重点内容,该方法构建的基本系高度抽象,学生在学习过程中普遍感到难。将理论教学与实验教学相结合,开发了位移法基本原理的教学演示装置和实验装置。将基本系中无中生有的“刚臂”以实体部件的形式展现出来,再现“刚臂”的“放松”和“锁住”效果。从演示装置的定性分析和实验装置的定量分析2个角度阐述位移法基本原理,通过这2个装置再现位移法中原结构和基本系的变形过程。学生可以看到“结构”,看到“结构变形”,看到“基本系”及其在外荷载和结点位移单独作用下的2个状态,将抽象的位移法基本系形象化、直观化,加深了学生对位移法基本原理的理解。

瓶栽鹿茸菇自动采收装置设计与试验

针对瓶栽鹿茸菇工厂化采收装备缺失的问题,提出了一种“输-定-切-夹”采收工艺,并设计了相应的自动采收装置,阐述了装置总体结构及工作原理,确定了整机作业流程。通过对栽培筐输送过程运动学与力学分析,确定了导流条安装角及输送辊筒参数;基于ANSYS LS-DYNA对切割过程进行了仿真分析,以切割速度、进给速度、带锯条前角及齿距为试验因素,以切割反作用力为响应指标,通过响应面法进行了切割性能建模和优化。结合物理试验确定了最优参数组合:切割速度为6.49 m/min、进给速度为0.12 m/min、前角为25°、齿距为7 mm;采用ABAQUS软件对柔性手指弯曲过程进行了仿真,结合物理试验确定了柔性手指最优结构参数为:气腔厚度2 mm、气腔7个、气压25 kPa、限制层厚度3 mm。整机试验表明,装置运行平稳,采收作业效果良好,平均采净率、平均损失率和平均损伤率分别为98.18%、3.66%和2.75%,满足瓶栽鹿茸菇实际采收要求。

导轨拉拔式红花采收装置设计与试验

针对目前红花丝人工采收强度大、效率低及机械化采收程度低等问题,设计一种导轨拉拔式红花采收装置。以新疆裕民无刺红花为研究对象,模拟人手抓取拉拔动作,通过夹取导轨与拉拔导轨相配合,正向行程内夹花板在导轨内先收紧后上升,实现对花丝的夹取和拉拔动作,通过负压收集拉拔下来的花丝,完成采收。对夹紧导轨、拉拔导轨、辅助导轨和挡花口等关键部件进行设计,计算并分析各导轨从动件的运动位移、运动速度和加速度。并在SolidWorks软件中对模型进行运动仿真分析,验证爬升架和夹花板的运动轨迹和运动规律。以装置采净率和花丝破损率为试验指标,以开花后1~5天的新疆裕民无刺红花(含水率≤44.5%)为试验对象,以采收频率为试验因素,进行单因素5水平试验,验证装置可行性并寻求最优采收频率。结果表明:当采收频率为20次/min时,导轨拉拔式红花采收装置采净率为97.64%,破损率为3.32%。研究结果可为红花机械化采收机具的研究提供参考依据。

基于液压夹轮制动的门式起重机抗风防滑装置研究

门式起重机作为货物装卸机械的主要机型之一,其动态抗风防滑性能是安全使用的关键因素。针对当前动态抗风防滑装置的研究现状,通过分析液压夹轮器防滑机理,利用传感器技术、液压系统和夹轮器,研发一种门式起重机动态液压抗风防滑装置,实现在带电、停电状态下全过程实施制动,制动响应用时短,能满足不同型号起重机抗风防滑需求。通过试验检测,验证了方案可行性与稳定性,已授权实用新型专利。该装置具有较大的推广价值,为相关门式起重机抗风防滑装置的开发设计提供了参考。

风力叶片自动合模装置双液压缸铰点位置设计

叶片模具是风力叶片制造的关键设备,当前风电叶片模具的开合主要有机械起重机吊装翻转和全自动液压翻转2种方式,采用机械行车提吊翻转过程不连续且精度较差,而现有的自动合模装置主要采用对称布置的2个液压缸,翻转过程中会碰到死点且对液压缸损害很大。针对上述问题,文中介绍了一种新型双液压缸风力叶片自动合模装置,描述了其结构和工作原理,并建立了该装置的几何模型,推导了翻转过程中液压系统主副液压缸力矩计算的数学模型,通过Matlab遗传算法工具箱对该自动合模装置双液压缸的铰点位置进行优化设计,使翻转过程中液压缸动力矩变化尽可能拟合负载的阻力矩,优化设计结果表明,通过该方法可以进一步优化该装置的结构尺寸,提高叶片合模的效率和精度。

植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。

自适应橡胶树干外形抱紧装置模型构建与拓扑优化

针对天然橡胶全自动采胶装备的运动作业形式,设计一种可实现橡胶树干自适应包络夹持的抱紧装置,对该装置的工作原理、组成结构、抓取模式和自适应包络抓取特性等方面进行阐述与分析,为优化抱紧装置的设计提供依据。采用ANSYS workbench软件进行有限元分析,结果显示:实际工况下抱紧装置的最大总形变量为0.01 m,其发生在柔性导轨前端,各形变量均较小且与抱紧装置实际受力情况相符;所受最大应力为0.45 MPa,应力集中在柔性导轨与支撑板连接处。但其存在较大的材料冗余,对抱紧装置进行拓扑优化,按照30%、40%、50%、70%的材料去除率分别计算,结构优化后的质量由0.53 kg降至0.39 kg,结果表明,在保障强度与刚度的要求下,降低抱紧装置材料冗余量,可满足作业需求。并对抱紧装置的样机开展定性和定量测试试验,通过反馈数据进行分析,得出抓取模式的受力情况,夹持效果较好。

基于有源箝位的功率器件串联均压技术

功率器件串联的关键技术挑战是如何实现串联器件的动、静态均压。提出一种基于有源箝位的器件串联均压电路及其控制方法。所述均压电路仅由1个辅助开关管和1个箝位电容串联而成,该电路与各主功率管并联。主功率管的关断电压可自动被箝位电容电压箝位,从而将器件串联均压问题转化为各箝位电容电压均衡问题。提出了一种箝位电容均压方法,利用负向电流回收箝位电容电能,并能保证辅助开关管实现零电压开通。所提均压技术具有结构简单、损耗低、模块化等优点。此外,通过调整箝位电容放电时间差异,形成阶梯型桥臂电压,以减小桥臂电压的瞬时变化率dv/dt。搭建一台3 kV/750 V 30 kW谐振型直流变压器样机,每个桥臂采用6个SiC MOSFET串联。实验结果表明所提均压方法在各个工况下均能实现串联器件的动、静态均压,不均压度小于3%,且在3kV输入电压下峰值效率达98.4%。

基于驱动力计算的压线轮步进电机转速稳定控制

为实现卡线器安装装置的轻量化设计以及行走速度稳定控制的需求,提出了一种压线轮步进电机加速与减速控制的方法。基于系统受力状态分析,计算不同驱动力下的负载特性和步进电机转矩频率特性,使用迭代法求解电机的最优加速速率。在微处理器电路上编制程序,实现了驱动电机的稳定起动、行走及制动,实物试验验证改算法的有效性。

一种电子组件检测接触装置设计与应用

电子组件作为某导引头产品的重要组成部分,由各电子部件及电子舱底座组成,可实现对探测器输出信号的处理,并形成进动部件的修正信号;与弹载计算机进行串口通信,完成弹载计算机的装订任务并实时输出目标的跟踪角速度、框架角、跟踪状态信息;控制解锁电路实现对部件的锁定和释放。装调过程中存在组装不便利、易误操作、质量一致性差等问题,分析了问题产生的原因,通过接线关系的梳理、电子组件检测接触装置结构件的设计、电气设计、实物组装、试验验证等过程,从根本上杜绝了该问题的发生,保证了装夹的可靠性,提高了装调效率。

铜铝过渡线夹相控阵超声自动检测装置设计

相控阵超声检测技术可直观有效地检测钎焊型铜铝过渡线夹,根据线夹结构研制了水浸式相控阵超声自动检测装置,该检测装置由主框架、水槽、运动模组、显示屏与控制装置、线夹夹持装置等部分组成,可完成对线夹的自动检测,既提高了检测效率,又保证了采集数据的质量。经实验验证了检测装置的可行性,测试结果表明:该装置X、Y、Z轴的位移精度为0.05 mm,单个铜铝过渡夹具的检测速度为每件2 min,缺陷轮廓检测精度达到1 mm。

外夹式顶驱下套管装置的研制及应用

下套管质量的好坏直接影响固井工艺和井筒质量,为提高大位移水平井的下套管质量和作业效率,研制了新一代外夹式顶驱下套管装置。通过对结构的优化设计、轴承的优化选型、指针系统设计以及监测系统与司钻房顶驱控制的结合,解决了原有顶驱下套管装置作业时易损坏套管、长时间旋转本体发热、灌浆或循环泥浆易漏失、无法由司钻统一控制等问题。通过厂内试验证实了该外夹式顶驱下套管装置研制成功,经在辽河油田现场应用,证实了该装置在大位移水平井下套作业中能高效、高质量地完成水平段下套管。

输电线路杆塔接地电阻测量装置设计

输电线路杆塔接地电阻测量对于电力运维人员是一项繁重的工作。为了实现在不解开接地引下线情况下即可测量杆塔的接地电阻,文章设计了一种新型输电线路杆塔接地电阻测量装置,该装置采用双钳法对接地电阻进行测量。首先,分析了新型输电线路接地电阻测量装置的原理;其次,采用模块化设计思路对接地电阻测量装置进行硬件设计;接着,对接地电阻测量装置进行软件设计,给出系统工作流程;最后,对所开发测量装置进行测试,所开发测量装置的测量值与精密电阻实际值误差在3%以内。

带偏心轮夹紧装置PEMFC封装结构设计与性能研究

针对传统质子交换膜燃料电池(PEMFC)螺栓封装结构容易出现的局部应力集中的问题,设计出一种带有偏心轮夹紧装置的封装结构,并建立相应三维模型;对新型封装结构和传统螺栓封装结构进行等效应力和变形量的仿真分析;计算得出两种封装结构下的界面接触电阻值以及功率密度曲线。结果表明:相比传统螺栓封装结构,带有偏心轮夹紧装置的封装结构可以改善螺栓及端板上应力集中的问题,降低界面电阻,提高电池性能。本研究不仅为传统PEMFC螺栓封装结构的优化提供了一种可行的方案,而且对于燃料电池封装领域的研究具有重要意义。

一种新型梁类机械零件夹具装置的设计与应用研究

为了开展基于声音信号对梁类机械零件损伤检测识别的实验,文章结合实际需求,设计了一种梁类机械零件的夹具装置,并结合应用实例,解释了该夹具装置的使用方法。该夹具装置对现有装置进行升级,设计了一种表面各具特点的夹紧块,使其能够快速适应不同横截面形状、不同大小机械零件的装夹,以实现高效、多功能、低成本的目的;同时采用丝杠螺母副,利用其结构简单、运动平稳的优点,实现机械零件的上下移动和装夹,为基于声音信号的结构损伤检测识别提供了有效的实验基础。

光伏组件测试用夹紧装置的设计研究

主要针对光伏组件的机械载荷测试,设计了一种光伏组件测试用夹紧装置。介绍了该装置的设计流程,并建立了该装置的主体模型,借助软件对该装置进行了静力学分析,验证了该装置的可行性。所设计的装置可实现对不同尺寸和形式光伏组件测试时的自动夹紧功能。

基于恒流源的增强型GaN动态导通电阻特性研究

动态导通电阻现象会导致GaN器件导通电阻增加,不仅会增大器件通态损耗,还会使器件温升更加显著,是限制GaN器件在高频度变换器中应用的重要因素之一。针对该现象,设计一种基于高速脉冲恒流源的动态导通电阻测试平台,并利用该平台分析了两款不同电压等级器件的导通电阻对断态电压应力、断态电压持续时间以及环境温度的影响。研究结果表明:当断态电压应力增大到两款器件各自额定电压的60%,两款器件的导通电阻分别较各自的标称值变化了15%和25%;断态电压持续时间增至100 s,两款器件的导通电阻分别较各自标称值变化了40%和81%;随着环境温度增大到125℃,两款器件的导通电阻分别较各自的标称值变化了102%和105%。GaN器件动态导通电阻现象较为显著,因此有必要在设计变换器时慎重地考虑GaN器件的工况,以保证在符合系统指标的前提下降低动态导通电阻的影响,从而提高GaN器件的效率。

压应力对小型铁氧体磁心性能的影响及测试夹具设计

铁氧体配对磁心广泛应用于通讯设备电源中的功率半导体开关、变压器、电感器。对小型配对铁氧体磁心来说,较小的压应力会对其性能产生较大影响。首先考察了机械应力对高导和功率铁氧体磁心磁性能的影响,表明随压力增大,电感下降,饱和磁通密度变化较小,而矫顽力、损耗因数、总谐波失真(高导磁心)、功率损耗(功率磁心)增高。因此,在对小型配对磁心产品进行磁性能检测时,如果不能对其压应力有较好的控制,就会导致较大的测量误差。鉴于此,通过弹簧选择和核算、夹紧力调节灵敏度、定标等,设计了一套磁心测量夹紧装置,可消除由于夹紧力而引入的测量误差,具有较高的工程应用价值。

高炉液压凿岩机安装方法研究

液压凿岩机是高炉开铁口机的核心部件,安装质量直接影响到其工作效率、应用成本和效益创造。其配合尺寸和形位公差要求非常严格,而且现场位置空间狭窄,大型吊装设备无法靠近。针对上述存在问题,钻杆卡具的安装利用自制非标准成型工具,确保钻杆连接孔轴线与基准轴线同轴度公差为Φ0.01 mm;增设凿岩机链条导轮装置,避免跳齿、脱链、甩掉现象,减少故障和磨损,延长凿岩机链条使用寿命;发明一种液压凿岩机专用维修工具,避免直接装夹花键的工作面,确保安装质量,提高功效5倍以上。