多胞圆管夹芯组合板落锤冲击试验及数值仿真

为了应对煤矿巷道冲击地压下支架结构破坏严重的问题,提出了一种多胞圆管夹芯组合板。该组合板可与煤矿巷道金属支架结合,通过溃缩变形吸能共同抵御冲击荷载。共设计了4个不同芯层厚度夹芯组合板试件的落锤冲击试验,并建立了有限元模型,基于试验验证了该数值模型,开展了多胞圆管夹芯组合板的冲击响应和吸能特性的参数分析。研究结果表明,冲击作用下,多胞圆管夹芯组合板面板呈现圆盘状凹陷,芯层胞体和十字肋发生了褶皱和下陷变形,各个腔室协同工作、相互支撑,并通过塑性变形吸能。同时底部冲击反力的峰值总是滞后且低于落锤冲击荷载峰值,在多次冲击条件下,该组合板也能展现出良好的吸能缓冲效果。多胞圆管夹芯组合板可吸收超过90.00%的冲击能量,其中65.00%以上能量由芯层结构吸收。芯层厚度从0.5 mm增加到2.0 mm,芯层部分吸收能量的占比增大了24.17%,相反面板吸能效率递减,减幅为17.17%,芯层厚度减小可降低峰值冲击荷载,芯层厚度为1.0 mm时吸能效果较好。面板厚度对吸能性能影响较小,建议其厚度选择与芯层厚度相近。冲击能量一定情况下,改变落锤质量和冲击速度对结构动力冲击性能和吸能效率的影响很小。

轮毂驱动用永磁同步电机电磁振动噪声研究

研究了轮毂驱动用16极24槽永磁同步电机电磁振动噪声的仿真预测方法,并通过消声室测试结果验证了研究方法的有效性。首先,建立考虑各向异性材料特性的定子铁芯和带集中式绕组的定子系统等效模型,并利用力锤模态敲击实验验证了等效模型的有效性;其次,针对轮毂驱动电机总成,建立电磁-结构-声学多物理场耦合模型,仿真预测了在全负荷工况下电机辐射噪声;最后,利用消声室台架实验结果,验证了永磁同步电机电磁-结构-声学多物理场耦合模型的准确性。研究成果可进一步用于其他永磁同步电机设计开发和电磁振动噪声产生机理研究。

锤片式粉碎机工作参数优化试验研究

为解决锤片式粉碎机工作效率低、能耗高等问题,对其工作参数进行响应面优化设计。首先进行粉碎机最佳工作参数组合的优化试验,分析主轴速度、回料管直径、喂料速率、筛网孔径及物料含水率对生产率、电耗和粒度的影响规律。然后对试验数据进行响应面设计分析,求解出最优组合并进行试验验证。试验结果表明,粉碎机的最优工作参数组合为:主轴转速2700 r/min、回料管直径57 mm、喂料速率0.25 kg/s、物料含水率10%和筛网孔径6 mm。对比单因素最优的评价指标,生产率提高4.36%,电耗下降3.23%,粒度减小23.21%。

饲料粉碎过程工艺参数多目标优化设计

试验旨在对饲料粉碎过程工艺参数进行优化设计,以提高粉碎机工作性能。试验以生产率、吨料电耗为优化目标,以主轴转速、筛网孔径、物料含水率、喂料量和回料管直径为优化变量,采用响应面试验原理(BBD)设计试验并构建数据集;基于反向传播神经网络算法(BPNN)和粒子群优化算法(PSO-BPNN)建立饲料粉碎过程工艺参数的多目标优化综合模型;结合快速精英多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标寻优,得到Pareto解集;通过CRITIC-TOPSIS评价模型对符合实际生产要求的Pareto解集筛选。结果发现,经过PSO优化的BP神经网络算法误差指标更小、预测精度更高,粉碎机的生产率、吨料电耗、粒度的平均优化幅度分别达到了61.07%、38.58%、54.31%;目标寻优后粉碎机最佳工艺参数组合为主轴转速2 697 r/min、筛网孔径5.8 mm、物料含水率10%、喂料量19.3 kg/min、回料管直径67 mm。研究表明,经优化设计后,粉碎机生产率增加了5.92%,吨料电耗降低了2.29%。

高扬程多起伏输水管道停泵水锤防护优化

为兼顾可靠性和经济性,对高扬程、多起伏输水管道停泵水锤防护设备参数进行优化,构建BP神经网络模拟水力过渡过程,以空气阀和单向调压塔参数为决策变量,协同多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化得到Pareto最优解集,采用熵权-TOPSIS法进行决策确定最佳方案。将该方法应用于工程实例,结果表明,相比初始方案,优化方案以低于92.06%的单向调压塔容积提供相近的正压防护效果,管道沿线最低负压提升49.28%,与无防护措施相比,在满足管材耐压能力的同时,管道沿线最大、最小压力与屈服能力上、下限的最大差距分别减小84.02%和65.00%。该方法可实现停泵水锤防护计算与智能优化算法有效链接,确定可靠且经济的停泵水锤防护设备参数。

乐昌峡水电厂渗漏排水系统停泵水锤问题改造实践

乐昌峡水电厂的渗漏排水系统多年来受到停泵水锤问题困扰,导致系统设备故障率高,严重影响设备安全,通过将渗漏泵出口止回阀升级改造为多功能水泵控制阀,彻底消除了停泵水锤现象,改造效果达到预期,可供类似工程参考。

桩锤同步振动系统的机电耦合特性及同步控制

控制同步是实现多锤联动的有效方式之一.针对目前存在的两台桩锤控制同步时出现的机电耦合现象,建立了打桩过程中的"锤-桩-土"系统的动力学数学模型,并构建了两桩锤同步振动系统的机电耦合模型,在此基础上进行了数值仿真分析,发现机电耦合的结果是在一定的条件下出现自同步现象.对机电耦合下的同步控制策略与算法进行了研究,确立了"虚拟主令+比例-积分-微分算法(PID)"的控制方式,最后通过试验验证了机电耦合规律的正确性及同步控制策略与算法的有效性,控制同步的精度可以满足工程应用.

多锤联动系统的振动耦合理论及试验研究

针对多锤联动时出现耦合问题,对'锤—桩—土'系统进行合理简化,在此基础上以两台桩锤联动为对象建立打桩过程中的动力学数学模型,并由此构建系统的机电耦合方程,然后利用小参数周期平均法对机电耦合过程中电动机的负载转矩进行近似解析,得出系统运行过程中电动机负载转矩的影响因素、平衡方程及机电耦合强度表达式,揭示系统出现耦合现象的机理。利用Matlab/Simulink建立仿真模型并对系统机电耦合过程进行数值仿真,得到系统在不同电动机转速、初始相位差及土壤参数下的机电耦合过程及基本规律。最后通过实际打桩试验验证数学模型、理论推导及仿真结果的正确性。这些结论为电控联动方式的控制策略制定提供理论依据,也为机械联动结构设计及'机械—电控'复合联动方式的工程应用提供参考。

基于锤击测试的地铁环境振动预测方法的改进

地铁运营引起的环境振动问题越来越受到人们的关注,如何在频域内准确预测地铁交通引起的环境振动是一个亟待解决的难题.通过理论推导和数值分析,对基于锤击测试的地铁振动环境响应传递率函数预测方法中理论假定和预测结果的准确性进行了研究.结果表明,可以应用多点锤击激起的振动传播体系内传递率函数替代地铁运行引起的体系内传递率函数作为预测方法理论假定的改进;应用改进后的预测方法得到的地表振动响应预测结果接近于应用数值模拟得到的地表振动响应计算结果;基于锤击测试的地铁振动环境响应传递率函数预测方法可以实现时域和频域内准确定量预测地铁交通引起的环境振动响应.

高压共轨系统水击压力波动的消振

柴油机高压共轨系统多次喷射中,喷油器工作引起的水击压力波动直接影响到多次喷射理想喷油规律的实现.利用流体传输管道动力学的电传输线理论,提出一种高压共轨系统水击压力波动的消振措施.设计了谐振型复合H型滤波器,试验结果表明复合H型滤波器的消振和滤波效果在所有喷油脉宽下效果良好,喷射产生的水击压力波动振幅显著降低,最大衰减率高达23.7,对多次喷射油量波动的减振作用显著,最大油量波动率降低30%.复合H型滤波器是高压共轨系统压力波动和油量波动的理想滤波器.

多元合金化复合变质处理对高铬铸铁锤头组织和性能的影响

介绍了多元合金化复合变质处理高铬铸铁Cr20MoCu2BNbRETi的化学成分、变质处理工艺,并介绍了多元合金化复合变质处理后高铬铸铁的组织和力学性能的变化,以及采用多元合金化复合变质处理高铬铸铁生产破碎机锤头的生产工艺、生产成本和使用性能。工业试验表明:复合变质处理高铬铸铁锤头的耐磨性是高锰钢锤头的3.65～3.8倍。

改进遗传算法在环锤式破碎机动平衡中的应用

环锤式破碎机由于初始制造装配不均或使用后发生了矿物磨损或粘结等原因使锤头质量发生了不平衡,因而严重影响了环锤式破碎机的动平衡。该现象不但降低设备的工作效率,同时会使振动现象加剧,加速系统中轴承的磨损,使一些零件松动乃至造成疲劳损伤,从而导致设备瘫痪。针对环锤式破碎机锤头磨损后出现的动不平衡问题,以转子系统两平衡面所受的不平衡力之和最小,和两平衡面所受的不平衡力之差最小为原则,提出一组多目标优化函数,运用改进的遗传算法为磨损后的锤头找到一种更为合理的新组合方式。其结果表明,该方法既解决了破碎机转子系统的不平衡问题,又增加了锤头的使用周期。最后对优化前后的结果进行了转子不平衡响应对比,验证所得到的结果的合理性。

破碎机环锤制造工艺及性能研究

针对环锤在使用过程中易出现裂纹、断裂、耐磨性差及使用寿命短的缺点,通过成分优化、新型铁砂造型—螺旋环冷铁的消失模铸造工艺及沉淀强化热处理工艺设计,成功开发一种以普通高锰钢为基础添加合金元素,经复合变质处理后,初始硬度达210HB,冲击韧度在215J·cm-2以上的高耐磨钢。研究结果表明,该钢经多元微合金化、复合变质处理后,奥氏体基内形成弥散分布的合金碳化物等第二硬质相颗粒,强化了基体,提高了材料的初始硬度。当采用铁砂造型时,铁砂既体现型砂的固有特性又充当金属型的作用,使铸件的晶粒得到细化,组织致密度得到提高。生产实践证明:按此工艺生产的环锤件,经1080℃保温4h水淬+320℃保温3h回火的沉淀强化处理,抗拉强度σb=724MPa,冲击韧度αk=219J·cm-2,断后伸长率δ=37%,布氏硬度210HB,可满足产品使用性能要求,在实际使用中获得良好的耐磨效果,具有明显的市场竞争优势。

多锤头碎石化施工最优参数组合研究

为了研究多锤头破碎机施工参数对水泥混凝土路面施工的影响和选择最优的多锤头破碎机施工参数组合,利用试验路段对破碎机进行了施工参数的影响研究。通过试验路段平整度和弯沉等现场检测效果,确定了适用于改扩建路段的最优施工参数组合。该研究对全路段的施工具有指导意义,也为相关路面处置提供了借鉴。

长距离重力输水管路水锤特性及其防护措施

进行水锤特性分析和采取合理的水锤防护措施 ,对于保证输水工程的安全可靠性和降低管路工程造价具有重要意义。结合工程实例阐述了长距离重力输水工程管路中关阀水锤特征 ,探讨了多功能井和手动泄压阀的功能原理及有关参数确定方法 ,建立了多功能井和泄压阀的边界条件数学模型 ,并对各种工况下的关开阀程序进行了优化计算。通过大量计算分析 ,结果表明多功能井和泄压阀可以有效地控制管路水锤。

复相组织低合金铸钢耐磨锤头的研制

设计出一种高碳低合金复相组织耐磨锤头 ,其组织为贝氏体、奥氏体和少量马氏体。硬度高达HRC5 8,冲击韧性为 9J/cm2 。耐磨性为铸铁锤头的 4倍、高锰钢锤头的 2倍。

适应水击控制的多喷孔套筒式调流阀研究

现有多喷孔套筒式调流阀无量纲阀门流量系数τ和开度y的特性曲线是线性的,或是上凸的,这有利于在阀门的整个行程内允许精确的流量控制,但是不利于长管道的水击控制。文中提出了适应水击控制多喷孔套筒式调流阀的设计方法和实例,其特点是τ-y曲线是下凹曲线,可以在相同关阀条件下大大减少水击压力。

基于响应面法的反击式破碎机板锤多目标优化

为了提高破碎产品质量,有效防止板锤疲劳断裂,提出以减小反击式破碎机物料最小可碎粒径和板锤的最大变形为目标的板锤多目标优化设计方法。通过中心复合试验设计选取合适的有限元结构分析试验点,利用ANSYS有限元分析软件对试验点处的板锤最大变形、最大等效应力和质量进行计算分析,获取响应值。根据响应值初步建立反映结构设计输入与输出响应关系的二次响应面模型,并采用Kriging空间局部插值方法对响应面进行插值重构。利用Shifted Hamersley抽样技术,均匀抽取设计空间中的样本点,并进行权衡排序,获得较优良的初始种群。运用多目标遗传算法进行优化,获得Pareto优化解集。在保证板锤的质量、最大等效应力不大于初值的前提下,最大变形量减小5.28%,最小可碎粒径减小4.8%。结果表明,该方法具有较强的工程实用性。

多锤电驱式激振系统的振动耦合特性及控制

针对振动锤联动激振耦合特性,以两振动锤为对象建立动力学模型,利用拉格朗日方法推导系统数学方程;基于能量分布法对耦合过程中的能量分布进行求解,分析了激振系统在各频率段的耦合规律,利用哈密顿原理推导系统振动同步的条件,得到相位差所处的稳定区间;构建多锤激振的同步控制系统,对耦合作用下的同步控制进行研究,确立了相邻偏差耦合转速调节及虚拟锤点动相位调节控制方式,并进行理论分析和控制方式的试验验证.结果表明:共振点的外耦合能量对相位差不产生影响,相位差有在低频区朝零趋近、近共振区朝±/2趋近及超共振区朝±趋近的趋势;采用相邻偏差耦合转速调节及虚拟锤点动相位调节控制方式,系统同步效果良好.

多工艺钻井技术在贵州省遵义县ZK1井施工中的应用研究

结合贵州省遵义县ZK1井地质情况,介绍了空气潜孔锤钻井工艺、螺杆钻具孔底动力钻井工艺和常规牙轮正循环钻井工艺等多工艺钻井技术在该井施工中的应用情况,通过对比分析得出了结论:多工艺钻井技术的合理使用可以极大提高贵州省地热钻井施工效率和经济效益。总结了钻井施工过程中出现的问题,如钻井设计与施工过程中与地质技术人员沟通不足、钻具选用与钻井参数不合理、钻井设备与钻进工艺不配套等,并根据贵州省地质情况和施工单位现状提出了改进意见。