饱和铁氧体界面附近的原子Casimir-Polder扭矩效应

对二能级原子与饱和铁氧体材料板之间的Casimir-Polder量子真空扭矩进行了研究。利用格林张量推导求得二能级原子与饱和铁氧体之间Casimir-Polder扭矩的表达式。结合不同的原子偶极矩和铁氧体特殊的电磁特性,从原子频率、原子位置、外磁场和圆极化偶极矩极化平面所受微扰等方面对Casimir-Polder扭矩进行分析。结果表明,原子位置和跃迁频率会影响Casimir-Polder扭矩的强度,而扭矩随铁氧体所处外磁场强度的变化特性在不同的原子位置和频率下会呈现非单调的拐点。此外,原子圆极化偶极矩在受到一定的角度微扰下,其扭矩具有回归原旋转平面趋势的平衡稳定性。因此,通过改变铁氧体所处的外磁场环境,可以调控原子的Casimir-Polder扭矩,这为二能级系统旋转态的加速或冷却至量子基态的控制提供一种新方法。

基于Modbus/TCP的电容式扭矩传感器数据采集系统设计

扭矩传感器通常安装于机械设备的旋转关节处,用于扭矩的测量。电容式扭矩传感器需要配备专门的数据采集系统才能使用,且数据采集系统的性能直接影响传感器的精确测量。针对实验室自主研制的电容式扭矩传感器的应用需求,设计了一种基于Modbus/TCP协议的数据采集系统。系统以STM32为主控芯片,通过控制电容数字转换芯片AD7147实现电容信号采集与转换,然后由W5500以太网芯片将数据上传到自主开发的上位机软件中进行处理、显示与存储。实验测试表明:系统最大测量误差为1.47%,数据输出频率为1000 Hz。

一种电动汽车驱动系统扭转振动扭矩梯度控制方法

本文提出一种电动汽车驱动系统扭转振动扭矩梯度控制方法。该方法引入RBF神经网络计算扭矩变化率梯度限制值,利用扭矩变化率限制值对驱动电机的输出扭矩进行限制,以此防止扭矩突然变大所造成的传动系统各轴段的过度扭转,从根源上消除引起驱动系统扭转振动的问题。与传统扭转振动控制方法不同,文章提出的控制方法面向实际工程应用,不依赖于车辆简化的二阶质量模型以及车辆参数,避免由于模型及车辆参数精度问题对控制效果造成的不良影响,具有优良的实际工程应用价值。最后,文章通过实车试验的方式对该方法的可行性及有效性进行验证。

SDTK1井钻铤接头二次上扣特性分析与井下等效冲击扭矩预测

基于8"(203.2mm)钻铤接头三维弹塑性有限元模型,分析复杂载荷条件下NC56钻铤接头内、外螺纹的受力特征和井下二次上扣特性,通过有限元分析,根据接头内、外螺纹台肩处相对偏移量计算井下等效冲击扭矩,形成井下等效冲击扭矩的预测模型,利用塔里木盆地GT1井井下实测结果验证该模型正确性,并应用于中国第1口超万米特深井——深地塔科1井(SDTK1井)。结果表明:复杂载荷作用下钻铤接头应力分布不均匀,台肩处和靠近台肩的螺纹牙处vonMises应力水平相对较高;对于按API(美国石油学会)标准上扣的203.2mm钻铤接头,当井下等效冲击扭矩超过65 kN·m时,钻铤接头的上扣预紧平衡被打破,钻铤接头发生二次上扣;随井下等效冲击扭矩的增大,内、外螺纹台肩处相对偏移量增加。SDTK1井井下存在较大冲击扭矩,井下载荷环境复杂,需要采用双台肩钻铤接头以提高接头的抗冲击扭矩能力或优化作业参数来降低井下冲击扭矩,从而有效防止钻具失效。

谐波减速器集成式扭矩传感器的设计与测试

为实现协作机器人关节力控和提高集成度,提出一种集成于谐波减速器内部的扭矩传感器,以精确获取关节输出扭矩值,推动智能化控制的实现。采用有限元计算方法分析了谐波减速器柔轮底面应变与加载扭矩之间的规律;然后根据有限元分析的结果,考虑柔轮底面敏感栅在不同栅丝长度、栅丝间距和栅丝位置情况下,建立底面应变与扭矩变化皮尔逊相关系数的响应面模型,求解模型获得最优的敏感栅结构参数,确保该结构下集成式传感器具有最佳线性响应,结合惠斯通电桥原理设计扭矩传感器结构;最后,对集成式扭矩传感器进行标定和测试。结果表明:集成式扭矩传感器的灵敏度为0.249 mV/N·m,线性度为0.99974,迟滞误差为2.19%。施加0~70 N·m之间阶梯变化的负载扭矩并进行重复实验,集成式扭矩传感器相对于标准扭矩传感器均方根误差为0.89~0.98 N·m。施加在±70 N·m之间正弦变化的负载扭矩,均方根误差为0.96~1.05 N·m。该集成式扭矩传感器能够较为精准地感应负载扭矩,有助于实现协作机器人关节力控制,提升机器人系统的集成度。

磁聚焦式扭矩传感器激励线圈控制策略研究

为测量旋转轴不同工况下的扭矩,提出了一种基于磁聚焦式扭矩传感器的激励线圈控制策略。该控制策略以控制传感器稳定输出幅值为2 mV电信号为目标,将感应电压数学模型和正交试验法相结合,对各个工况下的激励线圈控制策略进行设计,并利用MATLAB和COMSOL软件对各控制策略进行理论计算和有限元仿真验证。为模拟传感器在台架实验中得到的带噪声信号,对仿真得到的输出电信号添加高斯白噪声,利用MATLAB仿真软件对带噪声信号进行滤波优化。仿真结果表明:该控制策略能够使传感器在旋转轴的不同工况下,稳定输出幅值为2 mV的类正弦电压信号,验证了其可行性。

形状误差对组合辊承受扭矩影响的灵敏度分析

创建形状误差对高压辊磨机组合辊承受扭矩影响灵敏度的分析模型,进行组合辊配合面间的鼓形、圆度、锥度等形状误差参数对组合辊承受扭矩影响顺序分析。分析结果表明:当锥度误差自变量沿正向逐渐增大时,组合辊承受扭矩快速减小,当锥度误差自变量沿负向增大时,组合辊承受扭矩快速增大。鼓形误差逐渐增大时,组合辊承受扭矩呈逐渐增大波动;圆度误差逐渐增大时,组合辊承受扭矩呈缓慢减小波动。3个影响因素中,圆度误差对组合辊承受扭矩的影响最大,锥度误差影响最小,影响参数的灵敏度按从大到小的顺序依次为圆度误差、鼓形误差、锥度误差。

螺旋桨驱动用低速大扭矩电机扁线绕组应用探索

针对低空航空器螺旋桨用低速大扭矩推进电机的使用需求,从绕组形式选取方面着手开展圆线方案与扁线方案综合对比分析。结果显示,扁线方案的散热性能更佳,但在设计加工、电磁性能、整机质量和效率方面不及圆线方案。分析结果可为低速大扭矩电机设计者在绕组选型、极槽组合等方面的选取提供参考。

种植修复10分钟及1个月后基台中央螺丝扭矩丧失情况的横断面研究

目的:本横断面研究采用4种不同的种植系统修复单颗前磨牙或磨牙缺失,观察种植修复体戴入,基台中央螺丝初次旋紧后的10 min及1个月,基台中央螺丝扭矩丧失的情况。方法:2021年7月~2023年6月于北京大学深圳医院口腔医学中心种植科完成单颗后牙种植体植入术后3个月,转修复科修复的患者268例,戴入了在二氧化锆全冠中央开孔并与基台口外粘接的改良粘接固位种植修复体。修复体调整至合适后,按照各厂家要求的扭矩旋紧基台中央螺丝。分别观察基台中央螺丝初次旋紧10 min及1个月后,当扭矩扳手再次旋紧基台中央螺丝至厂家要求的扭矩时,扭矩扳手自旋转起点至终点顺时针旋转的角度。旋转的角度越大,说明基台中央螺丝扭矩丧失的情况越严重。结果:基台中央螺丝初次旋紧10 min后再次旋紧时,所有实验组病例扭矩扳手旋转的角度均为0°。基台中央螺丝初次旋紧1个月后再次旋紧时,无论实验组(基台中央螺丝初次旋紧10 min后曾再次旋紧)还是对照组(基台中央螺丝初次旋紧10 min后未再次旋紧),无论前磨牙组还是磨牙组,无论种植体是Ankylos、Straumann、Zimmer或Nobel,所有病例扭矩扳手旋转角度均>0°。其中,共有29例病例(10.82%)扭矩扳手旋转的角度>90°,且这一比例在各组间没有显著差异(P>0.05)。没有病例扭矩扳手旋转的角度达到或超过180°。结论:在部分种植系统中,单颗后牙种植修复后1个月,部分病例基台中央螺丝扭矩丧失的情况较为明显,且比例与是否曾在基台中央螺丝初次旋紧10 min后再次加力,及前磨牙或磨牙位点、采用何种植系统无关。

拖拉机发动机耕作过程扭矩的预测模型研究

拖拉机轮轴扭矩通常作为进行拖拉机变速器疲劳寿命分析、优化设计和加速寿命测试时做出各项决策的评价指标之一,而由于现有拖拉机轮轴扭矩测量方法基于扭矩传感器进行检测,投入成本较高,不适宜进行大面积推广应用。针对以上问题,建立了拖拉机在耕作过程中轮轴扭矩的预测模型,选取发动机扭矩、发动机转速、耕作深度、滑移率和行驶速度作为影响因素,对拖拉机耕地作业进行田间试验,并使用测量的校准数据集提出了8个轴扭矩预测回归模型,回归模型的调整决定系数R2为0.259~0.925。其中,预测模型E显示调整后的R2为0.925,不同模型下拖拉机轮轴扭矩预测模型MAPE均小于2.1%。研究结果表明,提出的预测模型均适用于实际的拖拉机作业过程中的轮轴扭矩预测。

安装扭矩对抱箍式锁模力仪测试结果影响的研究

注塑机锁模力监测系统主要用于在三板式注塑机中对锁模力的实时监测,以控制产品质量和防止设备的损坏。其中抱箍安装方式的锁模力实时监测仪由于价格低,安装可靠性高等特点,被广泛采用。在实际使用中,抱箍式注塑机锁模力传感器信号的准确度,在一定范围内与所施加的抱紧力(安装扭矩)有一定相关性,对后期维护会有较大影响。对抱箍式传感器在使用中的受力情况进行了分析,根据硅胶需要满足和格林柱之间无滑移的测试条件,分析了硅胶上的拉伸摩擦力以及正压力必须满足的条件,并根据传感器头的安装结构,推导了满足硅胶受力条件时,抱箍收紧时所需的理论最小扭矩公式,最后基于自行研发的抱箍式注塑机锁模力监测仪,进行了实验。实验结果表明,在扭矩较小时(100%理论最小扭矩),抱紧力的大小对测试结果影响很大;当抱紧力达到一定阶段后(150%最小理论扭矩),测试结果趋于稳定;当抱紧力达到一定值后(≥200%最小扭矩),测试结果的精度基本不再变化。

基于大数据分析的大扭矩机器人悬臂关节震颤控制技术

大扭矩机器人悬臂产生的信号量较大,运用大数据分析技术能够对海量信号进行精准分析,以期解决悬臂关节震颤控制成功率较低的问题。为此,构建大扭矩机器人悬臂关节运动学模型,获取悬臂关节运动学分析结果;使用自适应滤波器获取机器人工作信号,应用数据挖掘技术获取机器人悬臂关节震颤特征;最后,使用线性傅里叶拟合方法优化机器人悬臂关节震颤控制算法,以实现机器人悬臂关节震颤控制。构建应用测试环节,测试结果表明:基于大数据分析的震颤控制技术抑制振动成功率较高,可有效地解决悬臂关节震颤问题。

回填式搅拌摩擦点焊工具的温度与扭矩变化规律研究

基于DEFORM-3D软件,建立了异种材料回填式搅拌摩擦点焊过程的热机耦合模型,对焊具开展了旋转速度、下扎速度及深度温度、扭矩分析,得到了轴肩与搅拌针在焊接过程的温度、扭矩的演化规律。通过对比6种典型工艺参数发现,转速的升高、下扎速度的降低与下扎深度的增加均会导致焊具的温度升高。下扎速度对焊具峰值扭矩的影响较小,转速的降低与下扎深度的增加会导致焊具扭矩的增大。

石油钻井机械钻速扭矩自动控制方法分析

石油对我国各行业的发展均有十分重要的作用,为进一步加快石油钻井领域的发展,全面提升石油开采效率,文章以石油钻井自动化技术为研究重点,深入分析当前先进化、智能化技术的应用,结合石油钻井行业的发展现状提出加快发展速度的相关策略。

PDC钻头恒扭矩工具工作特性分析

针对依靠经验制造的恒扭矩工具的螺旋组件,无法保证在不均匀地层中的工作性能。通过对螺旋组件进行受力分析,建立了恒扭矩工具内芯的微分运动方程。使用仿真软件对钻头端所受不同频率冲击扭矩进行仿真分析,同时改变螺旋内芯的螺纹导程、螺纹中径进行仿真分析。螺旋组件的螺纹导程为210 mm和270 mm时钻柱底部峰值较小,螺纹导程为210 mm时扭矩变化率为3.75%,螺纹导程为270 mm时扭矩的变化率为负3.6%。螺纹升角影响启动扭矩的大小,随着螺纹升角的增大,启动扭矩也在增大,螺纹升角在0.4~0.6之间取值时对扭矩偏离比的影响很大。恒扭矩工具结构参数工作特性研究对恒扭矩工具设计、使用有一定意义。

基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法

[目的]刀盘扭矩是表征盾构掘进安全和设备运行状态的关键参数,为了解决刀盘扭矩预测难、掘进参数难以及时修正的问题,提出一种基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法。[方法]介绍了工况数据的预处理方法,并提出基于WaveNet网络的初始静态模型基本架构和构建方式;提取初始50 m掘进距离内的盾构施工监控历史数据,并构建训练集;基于当前状态前20个施工步的盾构监控数据,超前预测5个施工步后的刀盘扭矩;随着盾构掘进距离的增加,每隔5个施工步就利用新产生的数据集重新训练和更新模型,提出刀盘扭矩超前预测的长期动态模型;以济南轨道交通1号线玉符河站—王府庄站区间盾构隧道左线数据为例,对刀盘扭矩预测效果进行分析及验证。[结果及结论]前50 m掘进距离超前预测的刀盘扭矩值与实际值变化趋势基本一致,且其平均相对误差为10.07%,初始静态模型具有较高的预测精度。随着掘进距离的增加,初始静态模型相对误差从10%上升至30%左右,而连续更新的长期动态模型相对误差始终稳定在10%左右。长期动态模型每次的更新时间基本分布在1~6 s,平均耗时为3.92 s,可满足模型高效动态更新的需求。

不同螺栓扭矩计算法的实际应力测量和对比

法兰管理作业中,螺栓需要被紧固到某个指定的扭矩值。ASME PCC-1标准和壳牌DEP标准中给出两种扭矩的计算方法,即摩擦系数法和螺母系数法。在同样的条件下,两种方法计算得到的扭矩并不同。为了验证哪一种方法计算的扭矩紧固后的螺栓应力更接近目标值,利用工具测量并计算出两种算法扭矩紧固后的实际应力。实验数据表明,使用ASME PCC-1的摩擦系数法计算的扭矩紧固后的螺栓更接近目标应力要求。

特深井井下等效冲击扭矩作用下钻铤接头三维力学特征分析

特深井钻井时钻柱在井下受到强烈的冲击扭矩作用,严重威胁着钻井施工安全,需要进行特深井钻柱井下冲击扭矩的测量和分析。首先,采用三维力学分析方法得到了不同扭矩作用下钻铤螺纹接头的受力特征,建立了内、外螺纹之间相对偏移量与井下等效冲击扭矩之间的对应关系;然后,以西部油田某特深井上部井段ϕ203.2 mm钻铤NC56接头为例,利用刻痕法测量内、外螺纹台肩的相对偏移量,反演得到与偏移量相对应的井下等效冲击扭矩,并用实际测得的钻铤接头卸扣扭矩进行了验证。实测数据表明,钻井过程中井下存在很大的冲击扭矩,使钻铤接头在井下发生二次上扣。根据实测偏移量反演计算的井下等效冲击扭矩与卸扣扭矩吻合程度高,表明该方法具有较好的可靠性。分析表明,上扣预紧状态对钻铤接头的井下二次上扣特性有很大影响,避免欠扭矩上扣是防止钻铤接头井下二次上扣的有效手段。

高温高负荷下Miller发动机扭矩提升的控制策略

为了解决Miller循环混动发动机在高温高负荷下爆震倾向明显增加而导致扭矩损失严重的问题,该研究通过台架试验,对进排气相位、喷油比例和喷油相位等关键控制参数进行了优化,并根据高温高负荷下发动机的工作特性,在发动机控制逻辑中引入温度修正。结果表明:进排气相位优化等措施成功抑制了爆震;优化后的发动机在1600 r/min高温全负荷工况下扭矩提升了18.5%;并且实现了对进排气相位、喷油参数和点火角的高温补偿,以及不同温度下控制参数的解耦,显著改善了高温高负荷下的动力性能衰减。

基于CGA模型的盾构扭矩预测研究

以盾构近距离下穿既有车站结构为背景,提出了一种结合卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)、门控制循环单元神经网络(Gated Recurrent Unit, GRU)和注意力机制(Attention)的新型盾构荷载预测模型。首先用CNN-Attention模型提取数据的高维空间特征并区分不同特征的重要性,然后通过GRU模型提取数据的时序特性,紧接着通过注意力机制提取出重要时间节点信息,最后得出预测的结果。为验证所提模型的预测效果,选取了4种现有的算法进行比较。结果表明所提出的模型在三种评价指标上均优于其他算法模型,同时该模型还可为盾构刀具磨损、地表及结构变形等方面的预测研究提供思路。