额定及极限工况下刮板输送机减速器箱体结构性能的研究分析

刮板输送机是煤矿自动化开采过程中的重要设备,对煤矿的开采效率及稳定性具有重要的影响作用。在刮板输送机的运行过程中受到井下复杂环境的影响,产生较大的冲击及振动作用,需要减速器箱体进行承载并减震。针对减速器箱体在额定工况及极限工况下的性能进行仿真计算,从而为减速器箱体的稳定高效使用提供参考。

探究大型轮式推土机极限工况适应性技术

随着大型轮式推土机在农业,矿业等各领域中使用越来越广泛,如何进一步提高大型轮式推土机的运行稳定性和极限工况适应能力成为相关科研人员关注的一个问题。本文简述了大型轮式推土机的起源及发展历程,分析了当前大型轮式推土机的技术特点以及未来发展趋势,通过对某一型号大型轮式推土机的技术参数和整机结构的分析,探讨了大型轮式推土机极限工况适应的关键技术以及极限轴荷。

核主泵静压轴封极限工况下运行可靠性研究

核电厂一回路主泵静压轴封现场运行期间,多次出现超出厂家运行技术要求的工况,由于缺乏主泵静压轴封运行参数影响机理研究,严重制约着轴封极限运行工况下的可靠性分析和评价。依托CPR1000核电机组100型核主泵双锥角静压轴封,提出一种流固耦合分析数值模型,系统阐述了极低压差、极限温度、内外锥角等关键因素对密封泄漏特性的影响机理。通过对极限工况运行可靠性进行研究,提出极限运行工况建议值,即压差不低于0.6 MPa,极限注入温度不高于100℃。可以为现场核主泵静压轴封极限工况下运行可靠性评价提供量化参考和指导。

极限工况下无人驾驶四轮转向汽车横向跟踪控制策略

为了提高无人驾驶四轮转向汽车在不同路面附着系数的极限工况下轨迹跟踪精度,提出了一种轨迹跟踪控制策略。建立车辆三自由度动力学模型作为控制器预测模型,基于模型预测控制理论设计前轮转向控制器,考虑质心侧偏角对车辆稳定性的影响,基于模糊控制理论设计后轮转向控制器。在Matlab/Simulink和CarSim软件平台中建立联合仿真模型,选取高速高附着转弯工况和中速低附着的转弯工况进行对比试验。结果表明:考虑质心侧偏角的后轮转向控制器保证无人驾驶四轮转向汽车高速转向稳定性的同时,比未考虑质心侧偏角的后轮转角控制器轨迹跟踪精度提高约25%。

极限工况下的车辆转向避撞风险指数

转向避撞风险指数通常根据路面附着限制以稳态侧向加速度进行车辆转向避撞能力评估,忽略了车辆特性对车辆转向能力的影响以及高速转向过程的非线性和瞬态特性,对此,提出通过前轮转角阶跃实验模拟转向避撞过程直接获得车辆最大可达侧向位移作为转向风险指数.分析轮胎侧偏特性曲线和车辆特性,确定车辆的临界稳定侧向加速度;根据前馈控制算法建立“侧向加速度-纵向速度-前轮转角”MAP;提出考虑横向载荷转移的转向前馈控制方法,以提高车辆进行阶跃转向实验时的前馈前轮转角精度;根据MAP建立车辆临界稳定的角阶跃转向工况,采用非线性二自由度车辆模型进行阶跃转向仿真,得到车辆的最大可达侧向位移图.通过蒙特卡洛法对提出的风险指数和转向风险指数(STN)进行对比、验证.仿真结果表明,相比STN,所提转向风险指数在车辆极限工况可以更准确地判断车辆能否通过转向完成避撞.

极限工况车辆非线性模糊MPC控制

针对应急转向下车辆的横摆稳定性和侧倾稳定性,研究前轮主动转向(active front-wheel steering,AFS)和直接横摆力矩(direct yaw-moment control,DYC)的非线性模型预测MPC集成控制。考虑轮胎侧偏刚度非线性变化,采用Takagi-Sugeon方法(T-S)建立4个车辆横摆-侧倾线性子系统,结合模糊观测器实时获取轮胎动态参数。为消除侧倾稳定性能约束,在T-S框架下建立改进横摆理想参考模型,引入侧倾稳定指标约束期望横摆角速度。根据横摆角速度、质心侧偏角、侧倾姿态的跟踪偏差和控制输入建立二次型评价函数,以驾驶员转向扰动为评价函数附加项,构建无限预测时域MPC最优性能指标,基于分布补偿方法设计非线性系统的模糊控制器MPC-TS,并根据轮胎侧偏特性设计自适应主动转向约束。通过LMIs方法将无限时域的非线性MPC控制转化凸优化过程,推导子系统转向扰动最小值问题的线性不等式。最后联合Trucksim-Simulink软件进行仿真测试,以Sine with Dwell和Fishhook曲线为驾驶员输入模拟应急转向过程,结果表明:在驾驶员应急转向的强非线性过程,MPC-TS方法能够显著增强横摆稳定性和侧倾稳定性,并适应低附和高附着路面。

自移机尾极限工况动力学分析

为了提高巷道掘进速度,快速掘进系统应运而生。根据地质条件的不同,快速掘进系统衍生了不同类型的自移机尾。以某型号迈步式自移机尾为例,对其在最小适应高度及最大适应高度2种极限工况下的动力学性能进行了模拟对比。结果表明:极限工况不同,各部件受力数值变化很大,需要同时校核各部件在最低工作位置和最高工作位置的静强度;双侧举升时,无论是最低位置还是最高位置,掩护梁的受力的拉压状态没有改变,变化的只是数值;迈步升起托住顶板时,通过调节调角油缸伸缩可实现顶梁对顶板负载的前后分配,当调角油缸拉力为266 kN时达到调整极限。

极限工况下膜式空气弹簧安全保护设计及力学特性研究

安全防护设计是结构设计中需考虑的关键问题,进行极限工况下膜式空气弹簧(Rolling Lobe Air Spring,PLAS)的力学特性研究可为开展其安全保护设计奠定重要基础。计及橡胶气囊外径随弹簧高度变化影响,考虑圆弧段半径、直线段内锥角等关键设计参量,建立了具有安全保护设计的膜式空气弹簧力学特性模型。试验结果表明,膜式空气弹簧结构参数最大相对误差为11.9%,极限工况时不同压强下静刚度相对误差均小于11%,承载力最大相对误差均小于6%,证明了所建立RLAS力学特性模型的正确性。进一步提出以力增益、刚度增益作为安全保护设计的量化表征指标,探明了极限工况下关键设计参量对RLAS力学特性、量化表征指标的影响规律。研究结果为设计阶段准确计算RLAS的安全保护能力提供了理论支撑。

极限工况下车辆行驶的稳定性判据

极限工况下车辆行驶的稳定性判据是车辆稳定性控制系统的基础,决定了车辆稳定性控制系统介入的时机。选取横摆角速度法、侧向加速度法、独立转向梯度法、转向半径法四种基于线性2自由度车辆模型的稳定性判据。选取质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面分析车辆行驶的稳定性,提出改进的五参数菱形法确定车辆状态稳定区域,以此作为基于非线性车辆模型的稳定性判据。以轮胎力法为基准判据,针对各判据介入的时效性,设计稳定性判据对比方法,在建立的Carsim&Matlab/Simulink车辆联合仿真平台上,通过多种工况对各稳定性判据进行验证及对比。结果表明所建立的各判据对车辆行驶状态的判定效果存在显著差异,其中横摆角速度法、转向半径法和五参数菱形法的准确性较高,且之间存在互补性。

极限工况下无人驾驶车辆稳定跟踪控制

针对无人驾驶车辆在极限工况下跟踪控制精度和稳定性均难以保障的问题,提出一种纵横向稳定性综合协调控制方法。首先对无人驾驶车辆在摩擦极限下的速度进行规划,通过纵向加速度前馈和状态反馈控制器实现极限车速下的速度跟随。其次将预瞄前馈与人工势场反馈相结合设计了横向路径跟踪控制器。提出了基于期望与实际横摆角速度偏差的稳定性控制策略,优化纵向控制的驱动力矩。Simulink/Carsim联合仿真结果表明,所提出的纵横向协调稳定控制方法可在极限工况下改善无人驾驶车辆瞬态响应,抑制道路曲率突变处的超调量,减少路径跟随中的稳态误差,提高了无人驾驶车辆的轨迹跟踪精度和弯道运动过程中的横向稳定性。

射流泵极限工况下空化流动

极限工况发生时,液体射流泵喉管中段至末端的汽液两相空化流动为均相泡状流。基于定常、等温及水平流动假设和Wood声速公式,导出极限工况发生时射流泵喉管中段至末端一维均相泡状流的控制方程组。依据该控制方程结合射流泵壁面沿程压力测试结果,计算喉管中段至末端液汽两相流动的马赫数。从喉管的中段至末端液汽两相流动的马赫数逐渐增加,在压力最低点附近达到最大,其最大值为0.94,十分接近1。进一步分析表明,极限工况发生时,射流泵喉管中段至末端液汽两相空化流表现为两相临界流动,其流速达到当地液汽两相流声速,流动出现臃塞,从而导致一定工作压力下吸入流量不再随出口压力的降低而增加,而是保持不变。揭示射流泵极限工况发生的机理,对其深入研究具有重要意义。

极限工况下悬架关键紧固件强度设计与选型

目前车辆悬架关键紧固件的强度设计大多依赖于经验公式,难以保证其可靠性。如何保证足够的设计强度一直是关键紧固件设计与选型的难题。首先建立了极限工况下纵向、侧向、垂向和复合类整车模型,通过整车道路试验修正模型参数,利用修正后的整车模型求解轮胎受力。其次改进了ADAMS悬架模型,基于轮胎受力得到各极限工况下的关键紧固件受力,根据最大值进行强度设计与选型。应用实例表明,该设计方法能保证悬架关键紧固件的强度设计与选型具有足够的可靠性,满足各极限工况下的使用要求。

重型半挂车ADAMS建模及极限工况仿真

在ADAMS/car下建立重型半挂车模型,并选取双移线这一典型工况,在不同附着系数路面上对极限工况下重型半挂车在不同车速时的侧翻、折叠和挂车摆振问题进行了稳定机理分析。结果表明,重型半挂车辆在附着系数较高的良好路面上容易发生侧倾失稳,而在附着系数较低的湿滑路面上则更容易发生横摆和折叠失稳。提出了相应的改进措施。

面向极限工况的分布式驱动电动汽车动力学集成控制方法

为了改善分布式驱动电动汽车在低附着路面行驶、高速转向等极限工况下的主动安全性,本文提出了一种基于预测控制的动力学集成控制方法。首先,为了均衡预测模型的建模精度与控制器的计算负担,通过分段仿射将非线性横摆动力学模型进行简化,进而建立了混杂系统预测模型。其次,分析了多时变参数系统的失稳机理,将系统发生分岔现象后极易失稳的工况定义为极限工况,统一了低附着、高速等不同极限工况下的车辆稳定性判别方法,制定了控制模式的切换机制。然后,提出了基于鲁棒混杂模型预测控制算法的动力学集成控制策略,系统地考虑了极限工况下的车速变化与轮胎非线性侧偏特性,协同优化了车辆的驱动防滑性能、横摆稳定性等安全性指标。处理器在环试验表明,提出的集成控制策略能够满足低附着路面行驶与高速转向工况的控制需求,显著提高了车辆在极限工况下的主动安全性。

汽车自适应巡航系统极限工况分析

基于自适应巡航系统(ACC)主、目标车的运动学分析,得到了在目标车减速度较大和较小情况下ACC极限工况的理论判定条件。考虑最危险的目标车紧急制动工况,确立了ACC实际应用中极限工况的判定条件。并通过试验,确定了影响该条件的关键参数,其中制动迟滞时间td为0.214s,主车最大制动减速度依路面不同有3种典型值。根据所得的极限工况判定条件和主车最大制动减速度典型值将ACC工作区域划分为3部分,明确了ACC的有效工作区域,在汽车进入极限区域后提示驾驶员规避,防止汽车进一步进入危险区域。

极限工况条件下膨胀衬管长度设计方法研究与应用

根据海上油田开发后期调整钻分支井的实际情况,采用弹塑性力学分析方法对膨胀衬管的塑性极限应力进行了分析,同时根据膨胀衬管坐挂斜向器承受钻分支井时的轴向载荷及开窗侧钻时的钻头扭矩等工况,提出了极限工况条件下膨胀衬管长度设计方法,即当轴向承载和扭矩这两个条件同时得到满足时才能确定膨胀衬管长度。这一研究成果已在渤海油田开发后期调整钻分支井中得到了成功应用。

兆瓦级风力发电机在极限工况下流体场与温度场数值分析

针对风力发电机在恶劣环境下温度升高、严重影响电机安全运行和使用寿命问题,笔者以1台在高海拔地区运行的水冷双馈风力发电机为研究对象,研究了其在极限工况下流体流动和电机传热特性。依据流体流动和电机传热特点,在基本假设条件下建立发电机求解域模型,根据风力发电机所处的特殊环境和运行状况对求解域边界进行设置。借助于CFD技术对发电机内三维流体场和温度场进行耦合求解,得出了电机内流体流动特性和温升分布规律。该规律可为使用在高海拔地区的发电机设计和安全运行提供指导建议。

极限工况下的管网“互联互通”改进方案

在全国天然气管道“主干互联、区域成网”(以下简称“互联互通”)基础格局逐渐形成的背景下,天然气管网规模日益扩大、管道分支和气源增加,并且分布不集中、输送方向可变,使得输气方案更加灵活,可以更好地解决某些地域的供气紧张问题;但受现有站场和设备的限制,暂不能满足某些多线组合极限工况,使得“互联互通”的初衷难以全部实现。为了使得现有的各输气干线在实现“互联互通”之后可以满足更多的多线组合工况,在分析“互联互通”背景下M管网工况变化的基础上,研发了可以进行水力仿真和压气站方案制订的计算软件,并对3种极限工况下的不同输气量情况进行了可行性试算,进而基于试算结果提出了相应的管网改进建议。研究结果表明:(1)经验证,软件计算误差满足要求;(2)在M管道某处增设压气站或在某些输气站场配置压缩机组;(3) M管网改进调整后,可以完成大部分的多线组合极限工况,真正实现“互联互通”的输气方案。结论认为,该研究成果有助于推进全国天然气管网早日实现“互联互通”。

极限工况下汽车动态稳定性因数模型与分析

动力学稳定性控制(dynamics stability control,DSC)系统可以提高汽车的稳定性。DSC控制逻辑中名义横摆角速度的选取直接和汽车稳定性因数相关。考虑到动力学稳定性控制干预的极限工况下,汽车大联合滑移、大横向加速度特征,需要对汽车动态稳定性因数进行分析,进而设计出能够融合汽车动态转向特性的综合稳定性因数,作为DSC控制器的关键控制参量。该文对某轿车利用ADAMS软件动力学仿真以及实车测试方法,并结合整车动力学参数对转向特性进行分析,得到综合稳定性因数。在此基础上通过极限工况移线试验验证其有效性。

喷射器极限工况性能的理论与实验研究

为了研究喷射器在极限工况下的性能,建立了喷射器极限工况的计算模型,研制了喷射式制冷系统实验台。对使用R134a和R134a/R32质量浓度等比例混合工质的喷射器极限工况性能进行了理论与实验研究,结果表明:在给定工况范围内,喷射器最低引射流体压力随工作流体压力升高而降低,随出口背压升高而升高;喷射器混合段压差随工作流体压力升高而升高,随出口背压升高而降低;理论和实验对比表明,提出的计算模型能较好的预测喷射器在极限工况下的性能。