矿用刮板输送机垂直冲击下负载电流特性研究

矿用刮板输送机在运行过程中易受液压支架推移不齐、采煤机截割底板不平的影响,承受着多种类型冲击,其中垂直方向的冲击作用最为明显,造成刮板输送机传动系统磨损严重、驱动电机功率不平衡等问题。笔者通过分析刮板输送机垂直冲击的形成原因,计算了不同垂直冲击作用下刮板输送机的运行阻力,建立了刮板输送机传动系统的垂直冲击仿真模型,并对刮板输送机在中部槽间隙、中部槽凸起弯曲、中部槽凹陷弯曲等工况下的冲击负载电流情况进行了仿真分析,结果表明:中部槽间隙越大,中部槽与中板发生的撞击就会越强烈,对刮板输送机传动系统的冲击越明显;垂直冲击产生的负载电流峰值与中部槽凹陷或凸起弯曲程度呈正相关;相邻中部槽最大弯曲角是决定刮板输送机冲击负载电流突变峰值及冲击稳定后负载增量的主要因素;中部槽凸起和凹陷弯曲产生的冲击对系统运行阻力的影响程度最大约为12%,是影响驱动系统电机功率不平衡的主要因素。在煤矿井下搭建了刮板输送机冲击负载监测平台,开展了不同垂直弯曲角度下的冲击负载电流监测试验,结果表明:不同程度的垂直冲击均使刮板输送机传动系统电机负载电流产生明显波动,且在短时间内,冲击电流峰值最高可达正常工作电流的1.5倍,对刮板输送机的链条、电机等零部件造成严重损害;现场采集的刮板输送机受到冲击后的电机电流曲线与仿真曲线变化趋势基本保持一致,平均绝对误差范围为0.435~1.342 A,验证了刮板输送机垂直冲击仿真模型的正确性与合理性。研究成果为提升刮板输送机的智能控制水平、保障煤矿运输装备的负载稳定和功率平衡提供了理论依据,进而降低综采工作面的运输成本,延长运输装备的使用寿命。

垂直冲击减振系统的仿真研究

冲击减振系统的研究已有许多理论成果和应用实例，但大多是基于活动质量作水平运动的力学模型而进行的．文中对活动质量垂直运动的冲击减振系统进行了理论上的分析和数值仿真，并与活动质量水平运动系统的减振效果进行了比较，得到了活动质量垂直运动系统比水平运动系统的最大减振幅值增大４％的结论；分析了系统各参数值对减振的影响规律．研究结果对实际工程具有一定的指导意义．

着陆器足垫垂直冲击模型试验研究

着陆器着陆过程中会产生巨大的冲击作用,影响其内部精密仪器的正常工作。因此,研究着陆器足垫与土体相互作用对着陆器软着陆具有重要意义。基于对着陆过程的研究,将问题分解为垂直冲击和水平滑动两个方向的运动,并通过力的平衡和动量定理建立了垂直冲击的动力模型。利用独立研发的垂直冲击模型试验装置,探讨了冲击过程中土体密实度、冲击速率和冲击质量等对足垫刺入深度、最大轴力和最大加速度等的影响。分析结果表明,足垫刺入深度和最大轴力都随着冲击能量的增大而增大,并且逐渐趋于平稳。土体越密实、冲击质量越小,足垫加速度峰值则越大。试验结果还与动力模型进行了对比,结果表明,动力模型能合理地反映出着陆器在垂直冲击阶段的动力特性。

足垫垂直冲击月壤理论模型研究

为分析足垫冲击月壤运动特性,基于岩土力学理论,细化了足垫月面冲击环节,构建了足垫垂直冲击月壤的理论模型,可以快速预测足垫与月壤的相互作用特性;开展了离散元仿真验证,提取了着陆缓冲过程中冲击响应时间、足垫侵入月壤深度、轴向力及着陆过载等动力学特征参数;对比了不同着陆速度、不同足垫质量冲击工况下,离散元仿真与理论模型的计算结果。研究表明:理论模型可以反映足垫冲击月壤的运动特性及力学特性,与仿真计算误差在15%以内:理论模型在分析足垫冲击月壤时,可以代替离散元仿真分析,用于指导方案设计,具有工程实用价值。

雨滴对降落伞织物垂直冲击的实验研究

为了研究多雨环境对降落伞开伞的影响机理,设计了液滴对降落伞织物垂直冲击的实验装置。依据降雨谱选择有代表性大小的液滴,由雨滴和降落伞的稳降速度确定了液滴的冲击速度范围在0.77~2.42 m/s之间,利用高速摄像机记录液滴对织物垂直冲击的动态过程,分析了液滴在织物表面的铺展特性。实验结果表明:当液滴冲击速度提高150%和214%时,反映液滴铺展特性的平均最大铺展因子分别增大64%和68%。此外,提高织物的预紧张力可以有效减弱液滴对织物冲击所造成的振动影响。

垂直冲击射流脉动壁压深化研究

通过实验对垂直冲击射流的脉动壁压统计特性进行了研究,给出了脉动壁压强度沿纵向的变化规律及其拟合公式,谱密度函数具有低频窄带特性,具体情况与距冲击点的距离和水深有关.并对实验测得的脉动壁压场进行了正交分解与低阶近似的研究.计算结果表明,冲击射流所形成的脉动壁压场可用正交分解进行描述,其特征谱函数随阶数的增加而迅速衰减,对谱密度函数进行低阶近似也非常有效.

垂直冲击试验机结构性能优化设计研究

冲击试验机的结构性能对冲击响应有很大的影响,为弥补传统振动台式、摆锤式等冲击响应谱机冲击能量不足的问题,设计了气炮式垂直冲击响应谱试验机,针对冲击试验机设计变量较多,影响关系复杂,冲击响应谱曲线求解及调试困难的问题,基于改进的递归数字滤波法编制了响应谱数据处理软件,运用ABAQUS软件对冲击试验机结构进行动力学建模仿真,通过编写的数据处理软件将仿真得到的时域信号转换为频域信号,得到冲击响应谱,解决了传统采用试验方法调试耗时且成本大等问题。综合考虑冲击台面及锤头的速度、质量等因素,得到了设计变量对响应谱的影响规律,归纳总结了可供工程使用的冲击试验机数值仿真分析方法和调试策略,试验证明仿真方法优化后的垂直冲击试验机能有效进行冲击响应谱试验,并且满足要求的设计指标。

气压驱动垂直冲击试验台设计

设计了一种全气压驱动的垂直冲击试验台。给出了冲击试验台的机械实现原理,半正弦波机械模拟的线性和非线性理论及计算方法,以及各种刚度半正旋波形发生器的工程设计方法。总结了气压驱动的垂直冲击试验台设计中的几个关键问题,对设计此类冲击台具有一定的指导意义。

多排均布圆孔垂直冲击平板的换热实验研究

对冲击冷却换热作了初步的实验研究和分析。实验中采用了两块冲击孔直径和冲击孔间距均不同的冲击孔板,实验结果表明,横流对冲击冷却换热的影响较大;在冲击间距与冲击孔径之比为1.027～2.333的范围内,换热的努氏数随冲击间距的增大而增加;在冲击间距一定时,换热的努氏数随冷却气流流量的增大而增加。

着陆器软着陆垂直冲击试验研究

月球着陆器着陆过程中会产生巨大的冲击作用,影响其内部精密仪器的正常工作,且着陆安全性问题决定着着陆任务的成败,因此,研究着陆器软着陆过程中与月壤的动力响应具有重要意义。首先基于对着陆器着陆冲击过程研究,建立了着陆器与模拟月壤相互作用理论模型;之后,利用自主研发的着陆冲击试验系统,采用半球形足垫(简称“足垫”)模拟着陆器缓冲支腿,通过垂直着陆冲击试验,对冲击模拟月壤过程中足垫的着陆质量和冲击速度对着陆冲击过程的影响进行了详细研究。研究结果表明,模拟月壤密实度一定,较大的着陆质量能有效提高着陆器冲击机械能的耗散效率;冲击速度越大,着陆器在单位时间内转移到模拟月壤的动量越多,模拟月壤颗粒对着陆器产生的作用力越大;冲击能表征了着陆质量和冲击速度,对垂直着陆冲击过程有很重要的影响。最后,通过试验结果与理论模型对比,对着陆器与模拟月壤的动力学模型进行了验证。研究结果可为设计安全载人登月月面着陆器提供必要的试验数据与理论参考。

基于二自由度的垂直冲击试验机参数设计计算方法

以垂直冲击试验机为应用背景,采用二自由度弹簧-质量-阻尼模型建立垂直冲击试验机的动力学模型。针对缓冲气囊的非线性特征,模型中直接采用了缓冲气囊的力位移曲线,大大提高了动力学模型的精度。通过龙格库塔方法求解此动力学方程组的数值解,并使用一维搜索方法不断矫正所需的冲击波形,快速迭代计算出满足要求的波形指标所需要的设计参数。最后基于Lab Windows/CVI开发平台,开发了垂直冲击试验机参数设计软件,通过试验验证对比,验证了该动力学模型的准确性及设计参数计算方法的正确性。该模型和计算方法对垂直冲击试验机的设计参数计算具有指导意义。

垂直冲击试验及校准方法

介绍了垂直冲击机的结构、组成及工作原理;根据垂直冲击试验的各项技术要求建立校准系统,确立校准方法;采用计算机对整个校准过程的校准结果进行数据采集和波形分析,并针对不同试件调整其校准方法。

垂直冲击试验机的研制

为满足简便检测塑料产品抗冲击强度的需求,研制了垂直冲击试验机。对垂直冲击试验机的结构进行了设计,基于力学原理进行了受力计算,并对工作原理与相对基准设定问题进行了分析。介绍了垂直冲击试验机的操作方法,并进行了规格校验。

开采深度和垂直冲击荷载对超低摩擦型冲击地压的影响分析

随开采深度增加,冲击地压发生的频度和强度愈趋严重,而现有深部冲击地压机制的研究尚不明了。基于深部开采实际情况,提出超低摩擦型冲击地压这一新概念,引入岩体超低摩擦效应,以深部块系煤岩体为研究对象,考虑垂直冲击荷载和垂直地应力作用,建立超低摩擦型冲击地压块体模型,推导得到了块系煤岩体接触界面法向动力荷载随时间变化关系表达式。研究结果表明:垂直冲击荷载作用下深部块体接触界面法向荷载随时间呈周期性波动变化,冲击地压的发生存在临界深度区域,即400~600,800~1 000,1 200 m时接触界面法向动力荷载波动周期较小,波动频率较快,与现场观测结果和已有结论基本一致,说明所建模型较合理;开采深度不同,接触界面法向荷载随时间变化而急剧变化,800~1 200 m深度对应接触界面法向荷载随时间变化率的最大值与深度之间满足三次多项式关系;随冲击荷载强度增大,接触界面法向荷载最大降幅先减小后增加,最后趋于恒定,且冲击荷载强度为1 MPa时,接触界面法向荷载最大降幅最小,接触界面的摩擦力由静摩擦变为动摩擦,如遇水平扰动,煤岩体将突然滑出和抛出,产生岩体超低摩擦效应,极易诱发冲击地压。

不同束缚系统对人体耐受垂直位冲击力+Gz影响的研究

航天员在宇宙飞行上升、返回和着陆过程中,都会受到冲击力的作用。为了弄清不同束缚系统对人体耐力的影响,我们在垂直冲击塔上进行了人体实验(10G、120ms、等腰三角波)。实验记录的生理指标有心电、心率和体感诱发电位等。对测得的物理信号在美国HP5427信号处理机上进行冲击响应谱分析。结果表明,不同型号背带系统对人体耐受垂直位冲击力的作用是不一样的。

弱围压与垂直冲击强扰动下块系岩体超低摩擦效应试验研究

随开采深度增加,深部岩体结构趋于破碎,临近工作面待开采岩体受弱围压作用.遇冲击载荷强扰动时,易诱发超低摩擦型冲击地压。采用自主研制的弱围压块系岩体超低摩擦模拟试验装置.以5个上下叠加花岗岩块体模拟深部临近工作面破碎岩体,通过螺栓加载方式对块系岩体施加弱围压作用、垂直方向施加冲击载荷作用模拟强扰动。以垂直加速度差值变化作为超低摩擦效应强度特征参数,分析得到了冲击载荷强度、围压对块系岩体超低摩擦效应影响规律。研究结果表明:垂直冲击载荷作用下,块系岩体振动分为受迫振动和自由振动两个阶段,随冲击载荷增大,块体垂直加速度差值峰值增大,垂直加速度差值衰减时间延长,此时超低摩擦效应强度和持续时间均显著增加;围压与冲击载荷共同作用下,存在围压临界值使得超低摩擦效应强度达到最大;随围压增加,超低摩擦效应最大强度发生时刻提前,当试验围压达到最大值时,超低摩擦效应最大强度发生时刻趋于一致。

90°锥头弹丸不同速度下垂直入水冲击引起的空泡特性

用高速摄像拍摄了90°锥头弹丸低速入水的空泡形态演变过程,全面讨论了不同入水冲击速度下空泡的闭合方式及其演变过程,分析了空泡闭合时间、闭合点水深和弹头空泡长度随入水速度的变化规律以及不同水深位置空泡直径的变化规律;研究了水幕闭合和近液面空泡收缩上升所形成的射流现象及其相互耦合作用过程,探讨了空泡深闭合后其壁面波动规律。结果表明:随着入水速度的增加,空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合和表面闭合,每种闭合方式对应的一个速度区间;弹头产生空泡的临界入水速度为0.657 m/s;不同水深位置的空泡直径呈现非线性变化;随着水深的增加空泡扩张初速增大,空泡最大直径减小,扩张段缩短,收缩段延长;同一时刻水深越大空泡扩张收缩的加速度也越高;水幕闭合后会产生向上和向下两股射流,向下射流速度较大时会对弹丸运动产生影响;近液面空泡收缩上升时会产生强度正比于空泡体积大小和闭合点水深的射流,并与上两股射流相互耦合形成一股更强的向上射流;空泡深闭合后长度缩短和产生的向下射流使弹丸受力发生改变,弹丸速度因受力产生的变化带动了流体质点速度的波动,进而导致空泡壁面发生波动,壁面波动遵循空泡截面独立扩张原理。

垂直主振系冲击消振系统的简谐激励响应分析

运用数值仿真方法分析了垂直冲击消振系统的简谐激励响应。得出了垂直冲击消振系统与相同参数无冲击体系统响应的比较结果。提出了垂直冲击消振系统的设计原则 ,使消振器的运动状态处于低周期锁频状态的反共振处。

固体火箭发动机羽流及其对垂直平板冲击的计算

用特征线法对导弹垂直发射燃气排导系统中喷管羽流流场及羽流对垂直放置的平板的冲击进行了计算。对羽流中激波的计算通过严格的激波计算方法和简化的方法的对比,提出了一种简化的方法,特别是对马赫盘位置的确定也提出了一种准确而简化的方法,以适合于工程计算,对羽流冲击垂直的底板也提出了一种计算方法,并把理论计算结果与实验测试进行了对比,实验是在缩比实验装置上进行的,用压力传感器测量了底板中心的气流滞止压力,理论计算的压力和实验测得的数值相符合,说明理论计算方法的可靠性和准确性。