大流量、高扬程、超大轴径泥泵机械密封的研制及优化

“天鲲号”的投产使用,极大地提高了疏浚工程的施工效率,但目前“天鲲号”泥泵采用的L型橡胶密封在高排压下很快磨损失效引起泄漏停机,严重影响施工进度。针对这一问题,提出采用机械密封代替L型橡胶密封的方法。通过技术参数计算,对密封部位进行仿真,对机械密封进行设计、制造,并通过2次实船测试对机械密封的性能开展验证。研究结果为解决疏浚装备泥泵密封在大流量、高扬程、超大轴径及高压下寿命短的问题提供了一种新的方案。

可转位轮槽铣刀在大型转子加工上的应用

为满足大型转子的加工效率及产品质量的要求,提出引进可转位轮槽成型铣刀进行铣削加工。介绍了该刀具的试切削过程及遇到的问题,包括粗铣刀崩刃、加深铣刀寿命过短、接刀出现台阶和节距超差等,并提出了相应的解决方案。通过重复试验并改进,最终完成了该轮槽可转位成型铣刀的应用方案的制定。对比了新铣刀加工方案与原整体式加工方案,相关切削参数、尺寸及粗糙度数据验证了该方案可靠性高,可以提升效率。所述方案可以大幅提高大型转子轮槽表面加工质量及加工效率。

变尺高精度全自动矽钢片剪切机控制系统设计

为满足矽钢片剪切机工艺精度要求,用三菱FX2系列PLC作为主控单元,与定位模块、伺服放大器及MRJ2系列伺服电动机组成控制系统。利用伺服电动机所具有的位置控制和多段速度控制的特点,通过表定位方法对定位模块进行操作从而实现对电动机的精确定位,并推导出位置、速度双重控制的最优方案,既提高了剪切精度又使该系统达到理想的剪切速度。系统实现了变尺剪切,达到了特种变压器的装配要求。

节理间距对滚刀破岩影响的线性破岩试验研究

掘进机(TBM)开挖过程中受到各种地质因素的影响,其中节理间距是影响TBM滚刀破岩的一个重要因素。设计节理间距为100mm和400mm两组试验方案。试样为甘肃北山花岗岩,应用北京工业大学自行研制的大型机械破岩实验平台,选用17英寸(432mm)的常截面盘形滚刀进行线性切割破岩试验。试验过程中记录滚刀三向力、滚刀下岩样裂纹扩展并收集了岩片。从三向力、裂纹的扩展模式和岩片等角度分析节理间距对滚刀破岩的影响。结果表明:节理间距100mm的岩体切入所需要的推力小于完整岩石的推力,节理间距400mm的岩体破岩过程中推力有一突变的过程。节理间距100mm岩体滚刀作用下存在两种破坏模式,节理间距400mm的岩体破岩过程则包括了正常破岩和节理面影响破岩两个过程,并且节理对竖向主裂纹向节理面扩展有加剧的作用。节理面下方岩石较完整,节理面阻碍裂纹朝节理面下方岩石传播。

TBM刀盘缩尺试验台设计及其静动态特性分析

由于实际TBM刀盘的直径较大(直径6 m以上),采用等比例实物刀盘进行相关实验研究代价较大且难实现,因此进行TBM刀盘缩尺模型研究有助于刀盘结构优化和延寿设计等研究的开展。依据相似理论,建立了TBM刀盘的材料、几何、载荷和动力等特征量相似参数集合,依据TBM刀盘实际掘进过程中的各项参数及多点冲击分布载荷特点,获取TBM刀盘缩尺试验平台的设计参数,构建了一套具有多种刀盘分体结构和刀具布置方式的TBM刀盘缩尺试验平台。运用Ansys Workbench和ADAMS软件对试验台进行静动力学仿真,得到缩尺刀盘刚度和阻尼与理论值相比误差小于5.3%,缩尺刀盘载荷曲线平均值误差小于4.2%,波动方差误差小于2.9%,验证了缩尺刀盘试验台静动态特性的相似性。

加工复合材料铣刀的研制

复合材料的切削加工性很差,复合材料加工刀具已严重影响了复合材料的加工质量和效率。为解决复合材料的加工存在质量差和效率低的问题,笔者针对复合材料的加工性能、刀具材料及其结构,进行了系统的研究。掌握了加工复合材料铣刀的设计和制造技术,并通过对刀具结构参数的优化,提高了复合材料切削加工质量和效率。

高速铣刀安全性跨尺度设计方法

高速、断续切削载荷作用下的铣刀,其内部不断积聚的能量会引起铣刀原子不可逆运动和宏观结构的改变,高速铣刀安全性具有跨尺度的关联特性。为了提高铣刀安全性,提出一种高速铣刀跨尺度设计方法。采用力连接的方法实现铣刀连续介质力学与分子动力学跨尺度关联,引入熵值法,定量描述铣刀介观安全性。构建铣刀安全性熵值模型,探究铣刀宏介观结构之间的关系,揭示铣刀宏介观安全性对铣刀直径、齿数、齿根结构、刀齿分布、刀片安装前角和铣刀原子群构型参数的响应特性。利用公理设计方法建立高速铣刀安全性跨尺度关联设计模型,并进行铣刀安全性试验验证。分析和试验结果表明,在铣刀高低熵值区内分别发生了属性和程度不同的原子不可逆运动,齿根结构和刀片安装前角对原子群构型具有显著性影响,利用高速铣刀跨尺度设计方法可以提高其安全性,从而为实现高速铣刀高效、可靠、稳定加工提供了保证。

碟盘刀具轴向振动破碎煤岩载荷模拟与粉碎量研究

为提高煤岩的破碎效果,利用ABAQUS有限元软件分析一种碟盘刀具破碎煤岩的载荷特性,在切削厚度为14~30 mm的工况下分别进行碟盘刀具轴向振动与径向切削和径向单作用破碎煤岩的仿真试验,采用数值统计和分形比例系数的方法分析碟盘刀具破碎煤岩的载荷谱。结果表明:在碟盘刀具楔面角度为45°时、切削厚度14~30 mm的范围,无轴向振动的碟盘刀具破碎煤岩的径向载荷峰极大值与峰均值比有轴向振动情况下的大6.2%、8.4%,从数值模拟应力云图可看出,施加轴向振动的碟盘刀具破碎煤岩时其楔面对煤岩的应力影响范围更广,计算径向载荷谱的分形比例系数可知,无轴向振动的分形比例系数比有轴向振动条件下的大20.5%~67.5%,说明有轴向振动下更有利于煤岩的大块崩落。该研究可为碟盘刀具的深入研究及工程实际应用提供参考。

基于传递矩阵法的微细刀具临界转速分析

针对某微细刀具的实际结构特征,利用传递矩阵法计算了该微细刀具在不同刀尖质量、不同刀柄悬伸长度和不同刀径锥角下的临界转速,分析了刀柄悬伸长度和刀径锥角对微细刀具临界转速的影响规律。分析结果表明,刀柄的悬伸长度是影响微细刀具临界转速的主要因素。当转速接近临界转速时,可通过调节刀柄的悬伸长度改变微细刀具的临界转速,使切削加工处于安全的转速范围内。

液压切割机进给速度控制的电液比例液压系统设计

针对液压切割机在进行管道、钢板等切割作业时进给运动的特点,设计了进给速度液压控制系统,阐述了其工作原理.依据流体传动控制原理建立了进给马达电液比例闭环控制系统的数学模型,推导了系统传递函数,并进行了响应仿真分析.为了克服系统响应速度慢、跟踪性能差的缺点,引入了PID校正环节,确定了PID参数,提高了响应速度、改善了系统稳定、稳态误差及跟踪性等性能,得到了比较满意的控制效果.工程实践表明,此电液比例液压系统能够满足工程的实际需要.

定尺剪切系统全闭环控制设计与应用

矽钢板作为特种变压器的磁芯原料,剪切精度要求严格,出现较大误差将无法装配。故矽钢板剪切是电力变压器生产的关键工艺。运用台达伺服控制技术,台达ES2系列PLC作为主控单元,与B2系列伺服电机、伺服驱动器组成全闭环控制系统,实现了定尺剪切。解决了全闭环时随动误差增大与反向振动等问题,满足了提高精度、速度的要求,在生产实践中取得了预期效果。

PDC切削齿直径对切削力的影响规律研究

针对不同地层岩性特点,需进行个性化PDC钻头设计,其中PDC切削齿的直径是重要的钻头优化设计参数之一。为了探究不同PDC切削齿直径对破岩切削力的影响,通过室内模拟试验方法进行研究。试验所用岩样为石灰岩。单齿破岩试验选取了ø13.44、ø15.88、ø19.05、ø21.95 mm的常规圆柱状PDC切削齿和3个不同的切削深度作为试验变量,使用三轴力传感器记录了切削力数据并收集了岩屑,对比了不同试验条件下单齿破岩过程的机械比能和不同直径切削齿的攻击性;使用水平钻机进行了全尺寸钻头破岩试验,对比了3种不同PDC切削齿直径的钻头在3 mm左右吃入深度下的破岩机械比能。试验结果显示:PDC切削齿的破岩切削力并不随着直径的增大而增大;在相同吃入深度下,ø19.05 mm齿的破岩效果最好;随着吃入深度的增加,切削岩石所需要的力变大。全尺寸钻头破岩试验结果表明,ø19.05 mm齿的全尺寸钻头机械比能最低。分析认为,在破岩过程中,PDC切削齿直径会改变岩石内部产生的应力区域,影响PDC切削齿的破岩效果。选取与岩性匹配的PDC切削齿直径能够取得最优的破岩钻进效果。研究结果可为PDC钻头优化设计提供部分理论指导。

小型一体式鱼鳞机的设计

针对人工去鳞存在的劳动强度大、效率低及半自动去鳞机顺麟去除时存在的易伤鱼皮、无法收集鱼鳞等问题,设计一台小型一体式鱼鳞机。该机器原动部分采用电机驱动,联轴器用于传递运动与动力,执行部分采用类斜齿轮刀、逆鳞工作去鳞,同轴配合的圆锥式绞龙进行鱼鳞的收集,控制部分主要实现电机、水泵启停、紧急制动。从而达到不伤鱼皮、环境清洁卫生、可收集鱼鳞等目的。

基于意象尺度法的切纸机造型设计

受数字化趋势影响,切纸机开始从印刷领域转向办公场所。市场对切纸机的外观提出了新的要求。从商业环境下影响切纸机造型的因素入手,通过文献综述法、数据调查法、个案研究法,分析、总结获得商业环境下切纸机造型设计策略。创新性地将意象尺度图引入切纸机的设计实践当中,为切纸机造型发展提供研究依据。

拖网网口高度测量仪的设计

介绍一种新研制的网口高度测量仪，可为广大捕捞者正确地调整网口高度值提供精确可靠的依据。

大型挤压造粒机组水下切粒装置切刀前进压力的设定

阐述大型挤压造粒机组水下切粒装置的工作机理,刀轴前进的多种方式,并分析了刀轴前进及正常工况下的受力情况。提出如何精准设定刀轴前进压力,延长设备使用周期。

全尺寸气体爆破试验用管道设计技术难点

对于高钢级大口径天然气管道而言,需要通过全尺寸气体爆破试验来确定钢管止裂韧性。全尺寸爆破试验用管道及附属设施设计是否合理,决定了全尺寸气体爆破试验是否能够顺利实施并获得可靠的试验结果。研究计算得到了爆破试验用储气管道及试验管道长度,以及试验管道上安装的线性聚能切割器长度、止裂器厚度、长度等关键参数。以上关键技术问题的解决保障了X80及X90系列全尺寸气体爆破试验的顺利开展。

割刀清管器的研制及应用

某长距离铁精矿矿浆输送管道的内壁结垢严重,且垢质坚硬,进行清管作业时清管器发生卡堵的风险很大。因此设计了携带管子切割刀片装置的新型清管器。当它在管内运行时,管子切割刀片可紧密贴合垢质层,对垢质进行有效切割。大块的垢质随介质流出,小块的垢质被后续的常规清管器清出管道,极大程度辅助了管道清管、检测工作的顺利开展。经过清管试验验证切割效果后,这种割刀清管器在作业现场得到应用,在提高管道输送效率和排除管道事故隐患方面发挥了重要作用。

大型圆柱滚子轴承倒角加工方法探讨

在分析工件热处理对倒角加工影响的基础上,详细叙述了大型圆柱滚子轴承热处理后倒角的加工方法、适用范围及优缺点。

基于滚刀Cerchar磨蚀性指数的滚刀磨损量预测方法

为探究正常磨损机制下的滚刀磨损特性及对滚刀磨损量进行预测,根据盘形滚刀实际几何尺寸制作了比例为1∶10的缩尺滚刀,使用SP3-I滚刀复合磨蚀实验平台开展6种硬度刀具的滚刀旋转磨蚀试验,分析滚刀硬度对滚刀磨损量的影响规律。利用ATA-IGG I类岩石磨蚀伺服实验仪器进行不同硬度滚刀的Cerchar磨蚀试验,引入滚刀Cerchar磨蚀性指数,通过滚刀Cerchar磨蚀试验测得滚刀CAI(cerchar abrasivity index)值,基于滚刀CAI值提出了基于滚刀Cerchar磨蚀性指数的滚刀磨损量预测方法。结果表明:不同硬度滚刀在同种岩石条件下,其滚刀磨损量随着滚刀硬度增大呈现出先减小后增大的趋势,对于同一种岩石类型,存在一个最佳的刀具硬度区间,使用该硬度范围的滚刀可以提高施工效率;依据滚刀CAI值及其滚刀千米磨损量之间的拟合曲线,得出当前工况下花岗岩、砂岩、玄武岩中的滚刀磨损量计算公式,选取单一滚刀在花岗岩中进行旋转磨蚀试验,通过验证对比,该预测方法得出的预测磨损量与实际磨损量的平均误差在10%以内。