港口吊装防扭实验平台的设计

仿照岸边集装箱起重机基本原理,设计了岸边集装箱起重机按比例缩放模型,实现了岸边集装箱起重机的主要功能和作业运动过程;在Automation Studio软件中编写控制程序,包括驱动程序和主控程序,并利用可视化界面设计模块Visualization完成上位机人机界面的编写。整套装置较好还原了港口岸桥的吊装过程,为港口吊装防扭的相关理论研究提供了良好的实验测试平台。

基于圆柱弹簧的试验止扭技术研究及试验验证

针对现有航空发动机轴类零件扭转疲劳试验运用止扭技术的不足,提出了基于圆柱弹簧的试验止扭方案。以目前采用止扭液压缸的相关参数为设计输入条件,进行了基于圆柱弹簧止扭装置(elastic anti-twist device,简称EATD)的工程设计和计算分析,并开展了基于圆柱弹簧的试验止扭装置的标定试验、工程验证试验。研究结果表明,该试验止扭装置较传统装置采用单元体设计简化了结构,止扭精度提高了数倍,安装时间节约了近12 h/人以上。因此,基于圆柱弹簧的试验止扭技术具有显著工程应用价值。

管状带式输送机常见故障分析及综合治理方案

为有效解决管状带式输送机因跑偏、扭转等故障导致的设备停运、损坏、使用寿命降低等实际问题,基于故障产生的原因分析,逐步形成了以跑偏及扭转故障管控、辅助清扫措施设置、电气保护设施设计、日常检查和周期性检查维护为一体的综合治理方案。生产实践表明:经过综合治理,管状带式输送机事故率有效降低,轻微跑偏故障处理时间能有效缩短至10min以内,输送带有效使用年限延长50%。该治理方案解决了管状带式输送机常见的故障,提高了自动监测保护水平,可以有效避免事故的扩大化,降低事故处理难度,延长运输设备的使用寿命,有利于生产的稳定运行。

直升机防扭接头金属结构裂纹智能图像监测

针对定期人工检测直升机防扭接头金属结构细微裂纹弊端明显的问题,设计裂纹自动图像监测方法。构建图像采集模块,在恰当位置采集直升机防扭接头金属结构图像。预处理采集到的图像,利用灰度拉伸法增强图像,通过中值滤波法滤除图像噪声,提升图像清晰度;分别采用改进后OTSU算法和Canny多尺度空间边缘检测算法,判断裂纹并确定最高阈值和最低阈值,获取候选裂纹片段特征;使用张量投票去除提取到的候选裂纹片段特征中的离散点并连接裂纹片段,实现裂纹自动图像监测。实验结果表明:所提方法的图像预处理效果更加理想,提取到的裂纹误差更小,秒帧率更高。

客车防侧翻超螺旋控制研究

为提高客车高速行驶工况下驾驶员快速转向避障时的行驶稳定性,首先建立气压电控制动系统模型和车辆动力学模型,基于超螺旋算法设计客车防侧翻附加横摆力矩控制器,然后利用非线性扰动观测器估算系统的扰动项,并补偿给控制器,最后进行MATLAB/Simulink、TruckSim、AMESim联合仿真,结果表明,相对于PID控制,所提出的算法在转向盘角阶跃输入工况和鱼钩测试工况下最大可将侧倾角分别降低0.2°和0.7°,有效提升了车辆防侧翻性能。

基于模型预测控制的岸边集装箱起重机吊具防扭设计

远控自动化岸边集装箱起重机吊具系统准确快速定位是提升起重机效率的关键因素。以岸边集装箱起重机吊具悬垂系统为研究对象,提出一种基于模型预测控制的防扭控制方法。根据吊具系统转动运行特点,建立系统状态方程,设定二次规划问题的性能指标,求解开环优化问题并获得最优的控制序列。通过解决一个带约束的优化问题来求解最优控制输入,使得最优化控制序列与实际输入条件相匹配。仿真计算结果表明,这种方法能够有效的控制吊具的扭转角度,提升作业效率和稳定性。

全羊毛及羊毛混纺精纺超级抗皱面料的生产方法

对比不同羊毛含量混纺弹力面料的纱线断裂强力变化,优化生产方法,并使其具有抗皱性能。结果表明优化工艺参数为:羊毛质量分数50%以上,莱卡4%,纬弹采用包并纺纱,牵伸倍数2.5倍,捻系数220~200(毛含量越高,捻系数越低),纬经比例0.9,总紧度118。采用以上工艺参数生产的面料抗皱性能最佳4级及以上,断裂强力最好,手感适中,所有性能可以兼顾。

UHMWPE/SSF氨纶包芯纱的制备及其织物防切割性能分析

为了制备防切割织物,以氨纶长丝为芯纱,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)短纤和不锈钢(SSF)短纤混纺为外包纱纺制包芯纱,选择SSF纤维含量、成纱捻系数和氨纶丝预牵伸倍数为因素,设计三因素五水平正交试验,并以纱线的毛羽数、断裂强力、弹性回复率以及所织织物的切割力为主要质量评价指标,研究了SSF纤维含量、成纱捻系数和氨纶丝预牵伸倍数对所织织物防切割性能和舒适性的影响。试验结果表明:包芯纱的最优工艺参数为SSF纤维含量40%、成纱捻系数350、氨纶丝预牵伸2.8倍;纱线毛羽数、弹性回复率与织物防切割性能未见明显相关关系,断裂强力与织物防切割性能呈负相关关系;SSF纤维含量是影响织物防切割性能的主要因素,成纱捻系数和氨纶丝预牵伸倍数对其影响不显著。认为:按照优选后工艺纺制的UHMWPE/SSF氨纶包芯纱,其织物具有良好的防切割性能。

捻向与捻法对钢丝绳扭矩系数的影响

扭转系数是钢丝绳的一个固有属性,决定钢丝绳在使用过程中的抗旋转性能。扭矩系数与钢丝绳几何结构参数有关,包括各层钢丝(股)数、各层钢丝(股)公称直径、各层股(绳)捻角及股(绳)捻向(捻法)。文中以6×7-WSC钢丝绳为例,解释股(绳)捻向是影响钢丝绳扭矩系数的核心因素;并以公称直径为38 mm,结构6×19S-IWRC的钢丝绳为例,对钢丝绳捻向、组股捻向进行排列组合,计算32种不同捻向配置的钢丝绳扭矩系数。计算结果表明:同向捻钢丝绳的扭矩系数为交互捻钢丝绳的1.56倍,即交互捻钢丝绳抗旋转性能优于同向捻钢丝绳;并得到6股钢丝绳抗旋转性能最优的股绳捻向配置;左交互捻与右交互捻钢丝绳及组股的捻法符合镜像对称。

一种抗高过载电机设计与控制策略研究

针对制导炮弹23000g高过载环境下弹载电机易损问题,设计一种采用碟簧与特制钢球组合缓冲减振的抗高过载无刷直流电机,提出一种基于改进脉振高频注入法与改进模糊超螺旋滑模观测器的无感观测方法。考虑制导过程中存在高频、摩擦、风阻等干扰因素,影响弹载电机快响应、高精度的控制,提出一种超螺旋滑模自抗扰控制策略。仿真与电机实验结果表明:无感观测方法转子位置跟踪误差仅为0.008 rad;所提控制策略相较于传统自抗扰控制策略,响应速度得到了提升,速度抖振从0.5 r/min降至0.1 r/min,且抗扰能力增强了约1倍。

未知扰动下的无人水面艇有限时间动态预设性能控制

本文提出了一种具有动态预设性能的有限时间控制方案,用于解决具有不确定动态和未知时变海洋环境扰动的无人水面艇(unmanned surface vehicles,USVs)的轨迹跟踪问题。传统预设性能采用静态预设性能函数,当外部扰动较大时,跟踪误差有超出预设性能边界的风险。本文设计一种新型的动态预设性能函数,使得USVs跟踪误差始终保持在预设的边界内;基于齐次积分滑模面、有限时间扩张状态观测器和超螺旋积分滑模控制,提出了一种有限时间控制算法。该算法可以实现跟踪误差快速收敛和有界扰动连续补偿,提高了系统鲁棒性并削弱了滑模抖振现象。理论分析证明了USVs闭环系统的全局有限时间稳定性,仿真及比较结果验证了所设计控制方案的有效性和优越性。

剪切作用下新型拉力分散型麻花锚杆承载性能研究

【目的】新型麻花锚杆能显著提高锚杆的抗变形能力与抗剪能力,为进一步探讨剪切作用下新型麻花锚杆的承载性能,【方法】基于室内大型锚固拉拔试验系统,开展了不同剪切角度下新型麻花锚杆和传统锚杆的加卸载拉拔试验,并定义了承载力和有效变形率两个指标对承载性能进行评价,最后运用ABAQUS数值模拟验证试验结果的准确性。【结果】结果显示:对于剪切角为90°、60°、30°,新型麻花锚杆的承载性能分别提升了9.93%、15.28%、10.23%,有效变形率分别为传统锚杆的4.02倍、3.48倍、2.18倍;剪切角由90°减小至60°,新型麻花锚杆与传统锚杆承载性能分别增加了15.21%与9.86%;剪切角由60°减小至30°,新型麻花锚杆与传统型锚杆承载性能分别增加了13.37%与18.56%。【结论】结果表明:通过对承载力和有效变形率两个参数的评判,新型麻花锚杆比传统锚杆,承载性能与抗变形能力均得到提升;相同锚固长度和剪切角下,当承载能力相同时,新型麻花锚杆的抗变形能力优于传统锚杆;当抗变形能力相同时,新型麻花锚杆的承载性能优于传统锚杆。数值模拟得到的结果的一致性验证了试验结果的有效性。

强鼓式燃气采暖热水锅炉冷凝换热器设计与性能研究

本文主要涉及全预混冷凝式燃气热水设备的换热器防堵及换热性能研究,围绕全预混冷凝式热交换器防堵性能和换热效率两方面内容,通过结构上的组合调整,以螺旋扭曲扁管管束作为冷凝管芯,结合不锈钢翅片盘管,对换热器整体结构进行了新的组合设计,并通过实验室搭载整机匹配运行作了冷凝换热器的防堵模拟及换热性能试验研究。试验结果表明,本文所述的组合式冷凝换热器能有效提升防堵塞能力,并可实现高效的冷凝换热,与整机设备匹配运行能满足冷凝式燃气热水锅炉一级能效要求,达到设计的预期效果。

全椭圆齿轮行星系液态肥深施机构优化设计与试验

为满足液态施肥机工作过程中作业效率高、运转平稳的要求,设计了一种全椭圆齿轮传动的液态肥深施机构。建立了该机构运动学模型,通过理论推导对机构进行运动学分析。优化液态肥流动路线,对机构进行防缠绕设计。进行试验台试验,应用Design-Expert 6.0.1软件进行数据处理,确定了机构最佳工作参数为:液泵压力0.47 MPa、喷肥针孔直径3.0 mm和行星架转速40 r/min,此时施肥量20 mL/次,施肥损失率3.2%。试验表明该机构运转平稳、机构之间无干涉,液态肥流动管路密封可靠,液态肥输送顺畅。

中国散裂中子源遥控维护液压剪刀防扭刀刃结构设计

中国散裂中子源(CSNS)的运行维护需要对活化的慢化器反射体进行定期的远程更换。在慢化器反射体遥操作维护工艺的设计中,最关键的一个工序是管道的剪切。传统的管道剪切工艺采用标准液压剪刀加装长柄工具实现远距离的剪切操作。由于管道位于深井环境,长柄与水平液压剪刀的组合方式在剪切操作时会存在管道扭曲,从而造成剪切效果不理想的情况。提出一种基于逆向工程与有限元分析相结合的防扭刀刃设计方法,通过逆向建模剪切刀刃、应力分析模拟剪切过程的应力分布以及对打孔位置进行优化设计等技术手段,有效地解决了遥控剪切自由管道时,剪刀与管道的姿态不协调问题,从而保护了刀具免受扭曲的管道造成的刀头损坏,并且提高了剪切效率。

含防扭结构的三自由度并联平台运动分析与仿真

以三自由度并联机器人为原型,设计了一种含防扭臂结构的并联运动平台,探索其在汽车模拟驾驶器上的应用。运用Inventor软件建立并联运动平台虚拟样机,使用ADAMS软件对平台进行运动分析和仿真,完成了平台在复合运动下的运动学正、逆解分析和动力学分析,得出平台的运动特性,对比分析了防扭臂结构对平台动力学性能的影响,为平台结构设计和运动控制提供了实用依据。物理样机试验表明,该并联平台能够准确模拟汽车驾驶过程和运动状态,成本低廉,响应速度快,运动精度较高,有较大的应用价值。

含防扭结构的VR动感椅平台运动分析和仿真

针对3-RPS平台电动缸运动过程中受扭矩过大现象,设计了一种应用于虚拟现实技术中的具有防扭结构的新型三自由度并联平台,对其运动学和防扭性能进行了研究。在Solid Works中建立了防扭结构并联平台模型,并对其进行了运动学逆解和正解分析,联合ADAMS和Matlab软件对逆解算法进行了验证,在逆解算法的基础上,采用反解迭代的杆长逼近法近似求解了位置正解。应用ADAMS对具有防扭结构平台和3-RPS平台电动缸的防扭性能进行了动力学仿真,对比分析了两种结构下电动缸在运动过程中所受扭矩。研究结果表明:具有防扭结构的运动平台的电动缸受扭矩明显减小,为平台结构设计提供了实用依据。

一种含防扭臂并联机器人结构及静力学分析

设计了一种含防扭臂结构的3自由度并联平台(3-UPS/PS/RPS),其中UPS为驱动支链,PS和RPS为恰约束从动支链。运用螺旋理论分析其约束状况,表明该机构为无过约束机构。对机构位置进行分析,给出其位置反解求法,通过ADAMS运动曲线证明了动平台在单一自由度上的运动独立性。采用拆杆法对动平台进行静力学分析,得出动平台的静力学平衡方程,分析了防扭臂结构对平台的影响。相应实例验算证明了平台的受力状况良好,防扭臂结构的加入提高了平台承载能力,研究结果可为该机构在工程上的应用作参考。

经纬仪定向误差变化的原因及解决方法

方位轴系编码器的定向误差作为光电经纬仪的系统误差,是可以在测量前就测试出来并加以修正。但是属于系统误差的定向误差在工作过程中经常发生随机变化,必然会对测量精度造成很大的影响。文中分析认为调平机构与基座连接时的连接杆与连接孔之间的间隙,是该误差发生变化的原因;在分析了早期的解决方案的基础上,提出了调平机构与抗扭薄膜组合的机械结构模式,并计算了在调平机构±7′的角度范围内,抗扭薄膜的弯曲应力、剪切应力均能够满足许用应力,抗扭薄膜内外圆之间的转角小于编码器1″的精度,这样既解决了方位轴线角度调整的问题,也保证了在4 000 N.m的力矩作用下,定向误差没有发生变化。实践证明,该方法对解决定向误差的变化是行之有效的。

基于VxWorks系统的高空气球吊篮反捻控制器

为保证加挂大惯量负载情况下高空气球吊篮反捻机构能够正常工作,对Vx Works实时操作系统在反捻机构控制器中的应用进行了工程实践验证。对Vx Works实时操作系统进行剪裁以提高系统的安全性和可靠性,采用二进制信号量保证用户任务与外部定时中断的同步,采用PI增量式算法设计系统的控制程序。实验中分别模拟气球扰动和负载扰动情况下的反捻机构工作情况,实际解耦效果:扭变片形变角均值0.002 0°,均方差0.001 5°,方位角平均偏差-0.277 3°,均方差0.095 3°,实验证明:提出的基于Vx Works操作系统的控制器采样率高、运算能力强、稳定性强、灵活性高能够适应反捻系统工作要求。