ZG20SiMn铸钢摇臂壳体铸造过程数值仿真及工艺优化

摇臂壳体是采煤机的重要组成部件,具有多级壁厚、变截面等异形特征。为提高采煤机摇臂壳体铸造质量,解决因铸造工艺不成熟导致的缩松、缩孔等缺陷问题。以MG325型采煤机摇臂壳体为研究对象,设计顶注式和底注式两种铸造工艺方案,采用ProCAST软件探究不同浇注工艺方案下摇臂壳体铸件充型及凝固过程,分析铸件温度场、凝固场及缩松、缩孔铸造缺陷位置。基于Niyama判据和应力场分布对底注式铸造工艺方案进行优化。结果表明:优化后摇臂壳体铸件在凝固冷却过程中保持温度梯度递增,促进铸件实现顺序凝固,铸件缺陷率明显降低且充型效果更佳,缩孔体积仅占摇臂壳体体积的0.0049%,电机孔薄壁端面应力优化量为38.47%,输出端孔处应力优化量达到91.08%。本文研究成果为采煤机摇臂壳体的铸造工艺提供了理论基础和数据支撑。

发动机摇臂断裂原因分析

材料为QT600-3球墨铸铁的摇臂在发动机试车过程中断裂。对断裂的摇臂进行了断口的宏观和微观检验及能谱分析、化学成分分析、硬度检测和金相检验。结果表明:摇臂中有疏松和大面积夹渣,破坏了基体的连续性,并产生局部应力集中,从而导致裂纹萌生和扩展及摇臂断裂。此外,组织的球化不良也在一定程度上促进了摇臂的脆性断裂。

池州长江大跨越超高输电塔高空摇臂抱杆吊装试验与数值分析

安徽省池州段长江大跨越345 m超高杆塔是国家“西电东送”工程中白鹤滩-浙江±800 kV特高压直流输电线线路的重点工程。在超高杆塔施工中对摇臂抱杆高空吊装全过程受力分析是保证施工安全、保障西电东送工程顺利竣工的重要手段。开展了模拟施工过程的摇臂抱杆调幅加载试验,明确了分级加载下摇臂抱杆的全过程受力特征,建立了考虑动力特性的摇臂抱杆高空吊装有限元分析模型,明晰了在实际荷载工况下结构重要杆件与节点的应力分布规律,并基于诸多关键工况分析优化了高空摇臂抱杆的设计方案。研究成果可为超高杆塔的摇臂抱杆吊装施工提供理论支撑。

基于DP浮吊船的滑移下水驳船摇臂复位技术研究与应用

该研究旨在对陆丰12-3项目中海洋石油229摇臂复位方法进行优化设计。在导管架下水过程中,摇臂作为主要的受力结构,随导管架水平角度的变化而翻转。导管架下水后摇臂需尽快复位,以确保驳船安全。复位过程需要考虑安全性、稳定性及工作效率等多个方面的因素,设计合适的复位方案可以提高复位过程的安全性和效率。该研究采用CAD软件对复位支架进行建模,确定复位方向和复位工具,组织复位操作,并对复位效果进行验证。通过对复位方法的优化设计,可以为陆丰12-3项目中的海洋石油229提供可靠的摇臂复位方案,为其下水过程提供有力的保障。

基于Masta的采煤机摇臂寿命校核

分析了采煤机摇臂减速箱的结构组成及参数,建立了采煤机摇臂传动系统的三维分析模型,在Masta软件中分析了摇臂传动系统中齿轮及轴承的寿命,分析结果表明,齿轮的接触强度、弯曲强度安全系数高,轴承安全系数以及寿命富裕度大,能满足采煤机摇臂可靠运行的要求。

输电线路双摇臂落地抱杆起升动载系数理论研究

针对现有双摇臂落地抱杆的设计计算未考虑起升效应的问题,以双摇臂落地抱杆单吊点模型为例,通过对抱杆的质量与刚度进行等效,推导起升动载系数的数学表达式,并建立相应的有限元模型来验证其正确性,最后通过试验对表达式进行修正。研究表明:起升动载系数的数学表达式为φ_(2)=1+βv_(h)的形式,起升动载系数由等效系数β和起升速度vh决定。通过仿真计算得到,抱杆的位移随加载时间的变化而增大,在达到一定峰值后,因刚度和质量的影响会出现周期性波动。起升动载系数随等效系数、冲击速度的增加而增加,仿真值与理论值的最大相对误差为3.33%,验证了起升动载系数数学表达式的正确性。通过抱杆的起吊试验,采用最小二乘法对起升动载系数数学表达式进行修正,表达式为φ_(2)=1.007+0.05vh。研究结果为双摇臂落地抱杆提供了起升动载系数计算方法,完善了抱杆的设计计算体系,提升了双摇臂落地抱杆的计算准确性与使用安全性。

采煤机摇臂壳体铸造冒口设计研究

采煤机摇臂壳体在铸造过程中需通过冒口来对铸件进行补缩,消除缩松缩孔等缺陷,保证毛坯铸造质量。通过对采煤机摇臂壳体的结构特点进行分析,并以某型号采煤机的摇臂壳体为例,介绍了铸造冒口的设计方法与设计过程。通过对摇臂壳体缩松缩孔区域分析、顶冒口设计、补贴设计以及侧冒口设计等,逐步完成了冒口设计方案,并利用铸造仿真软件对方案进行了仿真验证。最终得到的冒口设计方案有良好的补缩效果,消除了缩松缩孔缺陷。

不同工况下采煤机截割部结构动力学分析

利用数值模拟软件对采煤机前后摇臂及前后提升托架在直线工况和斜切工况下受力进行动力学分析,分别给出了前后摇臂及前后托架在不同工况下的应力集中区域,为后续采煤机截割部优化提供一定参考,为矿井降本增效作出贡献。

采煤机摇臂壳体强度分析与优化设计研究

针对采煤机摇臂壳体存在肋板位置开裂的问题,以J71A型薄煤层大功率采煤机摇臂壳体为研究对象,运用ANSYS Workbench仿真分析软件,开展了摇臂壳体强度分析。结果表明,摇臂壳体肋板位置存在应力集中是其出现断裂的主要原因。通过提高肋板尺寸的方法完成了摇臂壳体结构改进,改进之后的摇臂壳体满足安全使用要求。改进摇臂壳体的应用,降低了摇臂壳体的故障频率,提高了采煤机有效工作时间,降低了采煤机运维成本,减少了煤炭成本,提高了煤炭产量,为煤炭企业创造了更多的经济效益。

大采高环境下采煤机摇臂的设计及应用

为探究大采高环境下的采煤效率提升路径,从采煤机摇臂的角度着手,探究大采高环境下采煤机摇臂的设计工作。结合大采高环境下的一般需求,对采煤机摇臂的整体结构进行设计;分别对采煤机摇臂的传动组件和壳体两个重要组成部分进行设计,并对其设计要点进行初步探究;对设计完成的采煤机摇臂进行仿真分析。结果显示,面向大采高环境所设计的采煤机摇臂结构具有相对较优的综合性能,以期在今后逐步得到实际应用。

大倾角大功率采煤机摇臂润滑及冷却设计方法研究

提出了一种超大采高采煤机大倾角、大功率摇臂多腔润滑结构及冷却设计方法。通过将摇臂分为高速润滑腔、惰轮润滑腔、行星润滑腔构成的多腔腔润滑结构,避免了大功率摇臂在大倾角状态下油液聚集引起的发热问题,降低了齿轮传动飞溅润滑高度,保证了可靠的润滑效果;精确控制润滑油加油量,减少油液搅动摩擦。同时在摇臂上布置冷却效率高、维修拆装方便的多组冷却器,进一步降低摇臂传动系统温度,提高了摇臂传动可靠性,对今后超大采高采煤机大功率、大倾角摇臂设计具有一定的参考意义。

内燃机车摇臂轴座的工装设计

摇臂轴座是内燃机车柴油机排气摇臂的支座,对摇臂的安装起到关键的定位作用。该产品在加工过程中需要进行多次装夹,难以保证定位精度,且加工效率较低,产品质量不稳定。特别是需要大批量生产时,产品质量很难得到有效控制。通过分析该产品的加工工艺,设计专用的工装,提高了产品的加工质量与效率,节约了生产成本。

中厚煤层MG900/2400-WD采煤机摇臂壳体力学分析

为进一步探究采煤机摇臂的可能优化路径,从摇臂壳体优化设计的角度着手,以面向中厚煤层开采的MG900/2400-WD型采煤机作为研究对象展开研究。首先结合实际需要,明确该摇臂壳体的设计要求,并从材料、热处理工艺与铸造方面进行摇臂壳体的初步设计;而后基于铸造完成的模型,应用ANSYS有限元分析工具分析该摇臂壳体的力学性能。结果显示,该摇臂壳体在应力和应变2个方面的指标上均符合预期要求,证明本次设计工作取得了初步成功,该摇臂壳体也具有潜在的应用价值。

柴油机配气机构的设计改进

针对柴油机气门间隙调整、保养困难及成本较高的问题,以某4缸柴油机非道路国四排放升级项目为例,对该柴油机的配气机构进行模拟计算和设计改进,将机械摇臂更改为液压摇臂,并采用性能测试和耐久试验进行验证。结果表明:设计改进后,该柴油机的气门间隙可以免保养维护,不但满足客户要求,而且降低了生产和保养成本,提高了整机的可靠性和稳定性。

基于长短期记忆神经网络的采煤机摇臂轴承剩余寿命预测

为解决采煤机摇臂关键零部件的失效问题,基于长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)提出了一种创新性的方法,以预测采煤机摇臂轴承的剩余寿命。基于长短期记忆神经网络理论,通过建立轴承寿命退化指标,对轴承剩余寿命进行预测,同构利用分层抽样方法对数据集进行划分;通过引入粒子群算法优化LSTM,解决LSTM算法选择最优超参数的问题,提高轴承剩余寿命预测精度。研究结果表明,基于LSTM的轴承剩余寿命预测结果与实际轴承寿命变化情况基本一致,预测结果均在置信区间内,可以为轴承维修保养工作提供参考。

基于ARM的航模控制器设计

飞机模型的遥控器是指利用无线电波传送操作者对摇杆的操作指令模型,从而指令航模飞机做出各种飞行姿态。文主要介绍一种基于ARM芯片的航模遥控器设计,给出硬件系统的电路设计及软件设计。该控制器采用STM32F103T8U6作为主控芯片,硬件电路包括2.4GHz的无线收发模块,电源模块以及摇杆模块。测试结果表明,该遥控器符合设计要求,系统稳定,实用性强,具有很好的市场推广价值。

采煤机摇臂用数字液压缸反馈机构间隙问题研究

为研究反馈机构间隙对采煤机液压系统的静态误差及闭环稳定性的影响,分析了4个运动副及其间隙在反馈过程中的相互作用机理,建立了含反馈机构间隙的数字液压缸模型。通过比较间隙的负倒频曲线与线性部分奈奎斯特曲线的位置关系,发现间隙不影响系统稳定性。采用静态分析方法,导出各间隙引起的静态误差表达式,揭示影响静态误差的因素及规律。建立了数字液压缸的AMESim仿真模型并进行了仿真研究。试验验证了理论及仿真分析的正确性。

基于DEM-MFBD双向耦合技术的采煤机摇臂壳体疲劳寿命预测

采煤机摇臂壳体是采煤机的重要部件及薄弱环节,其寿命直接影响采煤机的工作性能。为研究采煤机截割复杂煤层时滚筒所受载荷对其摇臂壳体寿命的影响,以MG325型采煤机截割兖州矿区杨村煤矿17层含夹矸煤壁为工程背景,通过虚拟样机技术和离散单元法-多柔体动力学(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics,DEM-MFBD)双向耦合技术,利用离散元仿真软件EDEM和多体系统动力学仿真软件RecurDyn,基于实际工况获得采煤机螺旋滚筒的外负载。在RecurDyn仿真平台中,建立采煤机摇臂三维实体模型并进行边界条件的设置及摇臂壳体的柔性化,通过软件本身的Durability疲劳耐久分析模块,计算摇臂壳体的疲劳寿命。利用专业绘图软件Origin绘制2个软件后处理的载荷曲线图,发现其走势较为一致,其后处理数据均值,标准差等相接近,证明两者耦合效果较好。结果表明:MG325型采煤机以滚筒转速83.5 r/min,截深600 mm,牵引速度5 m/min截割复杂煤层时,滚筒所受载荷具有较为强烈的载荷波动现象,由等效应力云图可得摇臂壳体的最大等效应力为230.51 MPa,且应力较大处集中位于壳体的各个齿轮轴孔处、凹槽处以及上下耳过渡处,经应力疲劳分析后得其最小寿命位于壳体的齿轮轴孔处,循环次数为8.3215×10~6次。本研究方法可为复杂条件下工矿装备大型结构件的优化设计提供参考。

基于最优小波基的采煤机摇臂振动信号特征频率提取技术

采煤机实际运行过程受机械噪声和电磁噪声的影响,振动传感器获得的特征信号信噪比低,导致采煤机摇臂低频振动特征频率提取困难。为解决该问题,以实际工况下含噪信号为分析对象,基于最优小波基的去噪方法,利用频谱分析和小波包分析,获得振动信号的小波包分解层数,以噪声功率等参数为指标选定了最优小波基,实现了振动信号的高信噪比输出。通过控制变量对去噪方案的小波包分解层数和小波基函数进行评估,验证了二者选择的准确性。最后计算采煤机摇臂齿轮箱各轴特征频率,对比降噪前后振动信号的特征频谱,从去噪后信号明显提取出摇臂传动机构各级特征频率。结果证明该方法能有效克服噪声影响并提取出摇臂各轴齿轮振动特征频率。

基于LW-DenseNet的采煤机摇臂齿轮故障诊断

为了提升采煤机摇臂齿轮故障诊断准确率、减小模型尺寸且方便部署到更多移动端与边缘设备上,搭建了基于轻量化密集连接卷积网络(LW-DenseNet)的采煤机摇臂齿轮故障诊断模型。采用可分离卷积代替传统卷积减少模型参数,提高诊断效率;通过密集连接机制增强特征传播,加强特征提取能力。利用采煤机摇臂加载试验台采集的摇臂齿轮振动信号进行训练并验证模型的有效性。实验结果表明,与多种诊断模型比较,所提方法仅以0.05 MB的模型大小即可达到99.276%的分类精度,并利用凯斯西储大学轴承数据集验证了模型具有良好的泛化性。最后对关键层利用t-SNE进行可视化表示,清晰地展现了模型良好的特征提取性能。