低周疲劳的结构应变法在铁路货车上的工程应用

为了开展铁路货车车体焊接结构的低周疲劳寿命预测,详细推导了理想弹塑性结构应变计算理论,基于计算理论进行了程序设计,并通过焊接接头试验进行了验证.进一步开展了平面应变焊接接头模型的仿真计算结果和结构应变法计算结果的对比,探讨结构应变法的使用条件.最后,将虚拟台架与结构应力变结合开展了快捷货车的低周疲劳寿命分析的工程应用.结果表明:提出的低周疲劳的结构应变方法及其计算程序,当结构应力与屈服强度的差值在150 MPa以内时,理想弹塑性结构应变计算结果与实际结果一致,能够解决铁路货车低周疲劳寿命预测问题;当结构应力与屈服强度差值超过150 MPa后,随着结构应力的增加,误差也增加.该文的研究为低周疲劳的结构应变法工程推广应用提供了良好的技术支撑.

透平试验件对试验台横振不平衡响应的影响

重型燃气轮机透平试验台系统由试验台和试验件两部分构成。对于已经建成的试验台,需要考虑不同试验件对试验台横振不平衡响应的影响。本文利用机械阻抗综合法的阻抗匹配原理,将未知试验件的动力学特性模化为交界面上的机械阻抗,来确定试验件对试验台横振不平衡响应的影响,得出未知试验件的设计限制范围。同时,建立了某个试验件和试验台的动力学模型,分析了该系统的横向振动不平衡响应,验证了试验件不平衡响应的设计限制范围的有效性。

挖掘机用旋挖钻机伸缩臂的原理及使用

挖掘机用旋挖钻机,工作范围广,可以弥补传统旋挖钻机的局限,应用越来越广泛。然而在一些钻孔施工中,经常因不平衡加压导致钻头钻杆设备损坏,耽搁工程进度。考虑到伸缩臂减震性与灵活性的特点,对此问题提供很大的帮助。基于此,有必要将二者进行结构结合改良。该设备运行前要熟知使用规范,平时作业时应注重正确的使用方法和保养保护措施,以延长使用寿命。预计该设备在现实运用作业过程中,将会发挥极高的作业效率,具有重要的使用价值。

基于有限元法的煤矿锚杆钻机伸缩轨道拓扑优化

以煤矿锚杆钻机伸缩轨道为研究对象,基于有限元方法开展拓扑优化工作。在对EBZ160型掘进机中使用的锚杆钻机概述的基础上,基于Pro/E和ANSYS软件建立了伸缩轨道的有限元模型。结果发现伸缩轨道的应力和变形均相对较小,安全系数最小值达到了1.696,特别是固定板结构更为显著。以固定板结构为对象,利用ANSYS进行结构拓扑优化。根据结果将固定板中间区域材料去除,使其质量降低40%。优化后的伸缩轨道安全系数最小值为1.3544,能满足使用要求。将优化的锚杆钻机应用到掘进机中,经10个月时间的应用,发现钻机运行稳定性良好。

古皂水库放水塔竖井开挖施工技术

蒙山县古皂水库放水塔竖井的施工采用了正井法与反井法结合的方法,确保了竖井施工安全,同时又保证了施工进度。探讨了竖井施工工艺流程中的技术难点。

双动力潜孔锤成孔灌注桩在建筑工程中的应用

在桩基施工中,钻孔灌注桩使用泥浆护壁施工,会对环境造成严重的污染,而夯击、挤压和振动的桩施工同样会对周围地层产生严重的扰动,对周边建筑物造成影响和损坏。为解决这些长期困扰桩工行业的难题,双动力多功能钻机应运而生。双动力多功能钻机与大直径潜孔锤的组合工法中,一次性入岩直径大、入岩效率高、无泥浆污染排放,可实现绿色环保施工,配置相应辅助装置及设备后,还可以进行中掘法压入预制桩、植入预制桩、深层搅拌软土改良加固处理、水泥混合土连续墙施工等。本文对双动力潜孔锤成孔灌注桩的施工方法在建筑工程中的应用进行了探讨和分析。

基于模拟退火算法的大螺旋钻机自主钻进控制系统研究

传统大螺旋钻机自主钻进参数优化方法为爬山法,爬山法在使用过程中对钻进参数优化很难达到全局最优解。介绍了一种基于模拟退火算法计算大螺旋钻机最优钻进参数的方法。通过对大螺旋钻机自主钻进控制系统进行工作原理分析,确定大螺旋钻机钻进参数优化的依据为钻杆推进速度和旋转速度。然后分析模拟退火算法的工作流程以及软件编写流程,最后进行现场实验。结果表明,采用模拟退火算法优化钻进参数,大螺旋钻机钻进速度提高约30%且钻进过程更加平稳、高效,提升了大螺旋钻机自主钻进控制系统的智能化水平。

锚杆钻车串并联冗余机械臂的运动学研究

锚杆钻车机械臂的自动定位打孔可进一步提高巷道支护工艺的自动化作业程度。本文针对某锚杆钻车的串并联混合8自由度冗余机械臂的逆运动学问题展开研究。该机械臂有两大特点,一是串并联混合机构,臂在整体上为串联开链机构,但其大臂存在一个四边形的并联结构;二是冗余自由度,导致逆运动学存在无穷解。针对前者,为便于使用D-H法建立运动学模型,推导了并联结构的运动表达式,将其用一个等效的串联结构来替代。针对后者,详细分析了机械臂的结构与实际工况,设置了逆解的3个条件:1)为保证推进器获得最大打孔行程,设置定位油缸为最大伸长量;2)根据不同类型锚杆孔设定大臂四边形形状,可实现姿态补偿;3)优先使用中臂进行位置补偿,以尽量减少大臂的运动。在以上约束下提出基于位姿分离的逆运动学求解方案,得到的逆解结果充分利用了机械臂的设计特点,且兼顾人工操作过程的直观、方便性。为验证算法,针对一个矩形巷道断面的锚杆孔设计,通过计算机进行了逆解计算,计算精度与速度均有满意的结果;将算法部署到PLC上,在模拟巷道自动打孔试验,结果满足工程要求。

煤矿井下钻机关键控制方法优化与应用

针对现有电液控钻机上卸钻杆采用接近开关或时间延迟及拧卸扣采用压力传感器进行控制存在动作之间衔接不畅、误动作多、拧扣不紧导致泥浆压力建立不起来等问题,对钻机关键控制方法进行优化。机械臂组件和夹持器组件采用接近开关、位移传感器、旋转编码器和压力传感器协同控制方法,钻杆拧扣采用速度匹配方法,卸扣采用缓起浮动定距方法。通过工业性试验,钻机在钻孔过程中动作之间衔接流畅无卡顿,夹持器无空夹现象,机械臂组件移动准确到位,无拉、挤扣现象,提高了施工效率,有效延长了设备使用寿命。

活塞环周向张力仿真计算及试验验证方法

基于Maxwell-Mohr定理建立活塞环自由型线模型,活塞环自由型线和截面尺寸作为输入建立了活塞环/缸套的三维有限元接触模型,得到活塞环/缸套接触力.设计并搭建了活塞环周向张力测量试验台,通过试验很难测得活塞环/缸套整个接触面的接触力(分布力),而只能测得有限个点的支反力(集中力).提出了分布力与集中力的等效原理模型,实现了对活塞环/缸套接触力模型的验证.结果表明:试验结果与仿真结果在345°位置处有最大误差为8.75%,其他位置具有较好的一致性,整体误差在可接受范围内.该模型为活塞环设计提供了理论依据,且可作为活塞环摩擦、润滑分析的输入,来提高计算的准确性.

锚杆台车工作臂设计及作业空间分析与验证

为解决隧道锚杆施作效率低、风险高等问题,设计了一种新型的锚杆台车工作臂,以满足隧道锚杆机械化快速施作的需求。采用钻臂加三工位的组合结构设计,可在隧道内一次定位后实现钻孔、注浆和锚护一体化作业。为求解和验证工作臂的作业空间,基于改进D-H法建立工作臂数学模型,并利用Matlab机器人工具箱Robotic Toolbox,结合蒙特卡洛法求出工作臂的作业空间点云图和其作业空间参数,并对作业空间边界优化和空间包络,以直观的三维空间曲面图显示出其作业空间。最后,建立隧道断面函数和其三维曲面模型与锚杆台车工作臂作业空间点云包络图,在Matlab中进行联合仿真。仿真结果表明锚杆台车工作臂结构设计和作业空间参数满足隧道断面锚杆施作要求,为同类型的设计和作业空间的求解验证提供了一种可行性方案。

凿岩台车产品型号综述

结合行业标准及国内外主要凿岩台车生产厂商关于凿岩台车产品型号的应用情况及命名方式,阐述了凿岩台车产品型号的编制原则、方法及产品型号的应用与管理要求,为企业内部产品型谱管理、完善及产品的市场推广提供相关参考。

液压锚杆钻车钻臂路径规划

液压锚杆钻车作业时,需准确控制钻架钻头在工作空间中的朝向及其与巷道壁面之间的角度、距离等,对钻臂调整能力有极高要求。目前对液压锚杆钻车自动定位及自主路径规划的研究较少。针对上述问题,提出一种液压锚杆钻车钻臂路径规划方法。以CMM2−36型矿用液压锚杆钻车整机工作参数和钻臂结构为基础构建钻臂三维模型,在Matlab平台进行仿真模拟。采用连续路径规划方案,针对基于三次多项式插值法的钻臂关节角规划方法不能保证钻臂在始末位置的加速度为0的问题,采过五次多项式插值法对钻臂关节角进行规划。以巷道顶板为例,在顶板上设置32个钻孔定位点,设计了3种路径规划方案并进行对比分析,得出“工”字形路线距离最短,轨迹最合理。结合运动学理论构建D−H坐标系,对钻臂进行正逆运动学求解,采用蒙特卡罗法求解了液压锚杆钻车钻臂理论最大工作空间,以保证钻臂不会与巷道发生碰撞,从而保证工作安全性。仿真结果表明:在满足掘进巷道支护要求的前提下,液压锚杆钻车钻臂末端钻架能够实现自动定位及自主路径规划,且钻臂不会与巷道发生碰撞,能够保证工作安全性。

地铁建设中应对既有废弃锚索方法与评价

地铁建设中遇到地下既有废弃锚索的情况屡见不鲜,该文结合工程设计经验,提出工程中避免废弃锚索产生或避让废弃锚索的建议。地铁盾构法施工结合实际废弃锚索侵入区间位置、长度、数量等因素应对废弃锚索方法选择,有盾构机强行推过锚索区,旋挖钻或全套管全回转钻提前进行地面预处理锚索方法比选;地铁明挖法施工结合实际地质水文条件应对废弃锚索方法选择,有旋挖钻孔灌注桩、旋挖钻孔灌注桩+旋喷桩止水、全套管全回转咬合桩、地下连续墙工艺应对废弃锚索的综合经济比选分析与评价。

南极钻机的耐温材料和保温方式的优选

为了满足南极科学钻探的需求,获取南极内陆深冰层下的基岩样本,需要从耐温和保温两方面提升南极钻机抵御极寒气候的能力。为了应对运输过程以及工作过程中裸露件面临的低温挑战,需要对钻机传动轴、密封材料、钻井液进行耐低温材料的选择,而钻机主体在工作过程中应处于一定保温载体和保温材料的整体保温加热环境中。本文对南极钻机的耐温材料和保温方式进行了综述和优选,认为应尽快设计建立低温地质钻机的系统保温方案和评价体系,丁腈橡胶是一种适用于南极钻机的低温密封材料,丁酸乙酯和丙酸丙酯等小分子酯是南极内陆钻探潜在的钻井液,以保温集装箱为主体多种加热方式共同作用为保温加热形式。对保证钻机能够在南极内陆的恶劣工况下保持正常稳定的工作具有一定意义。

深水钻井平台钻机大钩载荷计算方法

在浅水平台钻机大钩载荷计算方法基础上,针对下隔水管与防喷器、下套管以及起下钻等作业工况,基于弹性杆振动理论,给出了合理确定深水钻井平台钻机大钩载荷的计算方法。以某深水钻井平台设计工况为例,确定了3 000m水深、10 000m井深条件下所需的大钩载荷,讨论了平台升沉运动幅值、运动周期以及钻井泥浆密度对钻机大钩载荷的影响,所获得的结论可供深水钻井平台设计和深水钻井作业参考。

车用涡轮增压器涡轮非稳态特性试验研究

分析并完善了车用涡轮增压器涡轮非稳态特性测量及计算的方法,在此方法的基础上,搭建了涡轮非稳态特性试验台,为涡轮的非稳态特性研究提供了一种试验研究手段。对某型号的涡轮与发动机在典型工况下匹配时的非稳态特性进行了试验研究,试验观察到了"涡轮非稳态特性圈"的现象,即涡轮的非稳态特性围绕着稳态特性形成了一个特性圈,对涡轮的非稳态特性进行了分析。

二频机抖激光陀螺温度漂移补偿的初步研究

从实验上研究了二频机抖陀螺的零偏和温度的关系。通过重复性温度实验,利用最小二乘法得到了拟合曲线表达式。结果表明,二频机抖陀螺的零偏和温度具有较好的线性关系和重复性,可以通过温度补偿来提高陀螺的精度。

自升式钻井平台倾斜试验方法研究

目前,船舶倾斜试验技术已经比较成熟,但海洋平台的倾斜试验方法和试验标准还不完善。本文采用Sesam软件模拟配重块法和悬臂梁法两种自升式平台倾斜试验方法,可为实船提供必要的参考数据和具体的试验步骤。分析了两种方法的适用范围以及优缺点,提出了适用于自升式钻井平台的倾斜试验方法和计算过程。结果表明,运用Sesam软件进行数值试验可以有效减少倾斜试验的工作量,并取得更准确的结果。

深井钻机K型井架的动力模型设计

动力模型试验是研究深井钻机井架的动力特性的有效方法。为制作井架的动力模型,基于相似理论分析了K型井架动力模型与原型之间的相似准则,采用量纲分析以及方程式分析法推导了井架各相似判据的相似比,并以此为依据设计出井架模型。为满足加工工艺的要求,对部分杆件的长度和截面做了适当调整,在此基础上采用有限元软件分别对井架模型和原型进行模态分析,通过对比验证,发现前6阶模态频率的最大相对误差仅为7.70%,说明井架模型能准确反映原型的动力特性,该模型的设计合理。本设计结果为深井钻机井架的模型试验打下了基础。