大型矿用自卸车轮边减速器机架长寿命设计优化改进

针对矿用自卸车轮边减速器机架开裂问题进行失效分析,通过对路谱数据进行采集,提出了更改机架材料并在机架上增加肋板的方式来优化机架提升寿命,应用仿真手段进行模拟分析和计算对比,结果表明改进的机架寿命得到明显提升。通过模态分析与铸造工艺性仿真分析验证在机架上加肋板的可行性。

Parametric Study of Turbulent Flow in a Three-Dimensional Side-Dump Combustor

Turbulent flows in a three-dimensional side-dump combustor under various side-inlet angles and head heights are presented in terms of the axial mean velocity,swirl intensity,size of the head recirculation zone,and fraction of the inlet mass flow rate transported into the head region.The turbulence model adopted is the algebraic Reynolds stress(k-ε-A)model.The effect of the side-inlet angle and the head height on the characteristics of the confined impinging flows are documented and some improved explanations to the existence of the optimum inlet angle and head height are addressed in this study.

露天矿场无人驾驶自卸车路径规划方法研究

针对矿用自卸车在露天矿场环境下的路径左行要求以及长距离运输路径的平滑效率问题,提出了基于Clothoid曲线拓展的左行混合A*算法和离散点对角向量模最小化平滑算法相结合的路径规划方法。首先,在混合A*算法节点拓展搜索过程中,采用Clothoid曲线代替传统圆弧进行拓展,以保证混合A*搜索路径的曲率连续性和曲率变化率限制要求。然后,利用左行规则改进混合A*算法累加代价和启发代价,在累加代价中加入左转代价和碰撞吸引代价保证路径向左和沿地图边界左侧进行规划,在启发代价中根据拓展方向与地图边界最近点的左右位置关系调整拓展代价得到利于左行的启发代价图,以生成左行全局粗略路径。最后,结合二次规划技术,以离散点对角向量模最小化为目标函数,坐标轴方向移动量为约束,构建平滑优化模型,对全局路径进行平滑,同时为防止平滑过程中曲率超限超出车辆转向响应能力,利用大曲率点可行域隧道缩减技术,限制大曲率点平滑可移动量。试验结果表明:所提方法可以生成适应矿区左行规则的沿地图左侧边界行驶的全局路径;启发代价的改进有效地减少了混合A*算法拓展的节点数量,有利于更好实现左行;离散点路径平滑方法有效提高了全局路径的平滑度,利于车辆控制跟踪;Clothoid曲线拓展与可行域隧道缩减技术可有效应对装载、卸载等大曲率路径,不存在曲率超限情况;对比不同长度路径规划耗时数据,路径平滑算法有效降低了路径规划的总耗时,4 km路径平滑耗时只需76 ms;左行规划的实现和总耗时的减少提高了路径对于矿区场景的适应性。

基于强度参数的内排土场软基底局部换填率估算与应用——以内蒙古白音华一号露天矿为例

为了更加经济有效地提高软基底内排土场边坡稳定性,以白音华一号露天矿为工程背景,通过直剪试验测定了排弃物-弱层接触面和排弃物-砂岩接触面抗剪力学指标,提出了局部换填条件下排弃物与基底接触面的等效抗剪力学参数的确定方法;基于刚体极限平衡理论,计算不同换填率条件下的边坡稳定系数,以安全储备系数为限定条件提出了基于强度参数的内排土场软基底局部换填率估算方法,并采用数值模拟手段进行验证。研究结果表明:确定白音华一号露天矿排弃物-砂岩接触面的黏聚力为25.78 kPa,内摩擦角为17.58°;排弃物-弱层接触面的黏聚力为7.50 kPa,内摩擦角为9.72°;局部换填情况下软基底内排土场边坡稳定性系数与换填率呈正相关一次函数关系;计算求得满足安全储备系数要求的内排土场某阶段基底换填率为20%;局部换填处理后软基底内排土场边坡的滑坡模式仍为以圆弧为侧界面、基底弱层为底界面的组合滑动。

露天矿内排土场顺倾软弱基底分段处理研究

露天煤矿内排土场的软弱基底是影响内排土场边坡稳定性的关键因素,为了提高内排土场边坡稳定性,基于二维刚体极限平衡法和数值模拟方法,对内排土场软弱基底进行分段处理,分析了15种不同处理方案的边坡稳定性。结果表明:基底分段处理位置对边坡稳定性的影响显著,基底处理位置越靠近到界边坡坡脚,边坡稳定性越高;随基底处理长度增加,边坡稳定系数逐渐增大,呈对数函数关系;以Fs/n为评价指标,确定了经济合理的基底处理方案,进而提出了一种顺倾软弱基底的分段优化处理方法。数值模拟结果揭示了基底处理后边坡变形破坏机理,明确了基底处理后边坡的潜在破坏模式为切层-顺层或切层-顺层-鼓胀。研究成果对软弱基底内排土场边坡稳定控制具有一定的理论指导意义和实际应用价值。

基于Simulink三级行星轮边减速器动态特性建模分析

三级行星轮边减速器可负载运行且传递效率高,适合重载车辆使用,而被广泛应用。根据三级行星轮边减速器特点,对各级传递的传动比进行分析;基于石川公式法,对各级传动啮合齿轮的刚度进行分析;在传递比和刚度分析的基础上,基于Simulink建立三级轮边减速器动力学模型;选取驱动电机固定转速、波动转速等工况,采用相平面图和Poincare截面图法,对各级齿轮啮合进行分析,获取轮边减速器的动态特性。结果可知:机构在匀速运行工况下,各级传递啮合变形受到传递力矩的影响,各级传递啮合刚度在区间范围内波动,满足使用要求;齿轮副啮合变形大小由它传递的力矩决定,受齿轮啮合时变刚度影响在稳定值周围波动;机构的啮合刚度与系统的输入速度呈现正相关,同时啮合的变形量波形变化更加剧烈,其频率也更大;各级啮合齿轮副动态啮合形变虽然动态特性各不相同,但从相平面图和Poincare截面图判断系统各级齿轮传动的啮合形变是混沌的;实车测试和仿真分析结果误差控制在3%以内,表明模型分析的准确性和可靠性;分析方法和结果为此类设计提供参考。

旁侧突扩加热器燃烧性能研究

为了研究旁侧突扩加热器的燃烧性能,对已有的冲压发动机用旁侧进气突扩燃烧室燃烧性能进行了理论分析,并通过了相关的试验验证工作。结果表明:在来流总温288K时,现有的冲压发动机的旁侧进气突扩燃烧室头部不能形成稳定的高温回流区,所以不能维持稳定燃烧。为了提高旁侧进气突扩燃烧室的燃烧性能,在继承现有的旁侧进气突扩燃烧室的突扩比的情况下,由进气道等直段喷油改为转弯段喷油,相邻进气道前后错开200mm。计算结果表明优化后的旁侧突扩加热器的燃烧效率为0.98,满足加热器对燃烧效率的要求。

固冲发动机补燃室内硼颗粒点火和燃烧数值研究

采用颗粒轨道模型进行了含硼贫氧推进剂固体火箭冲压发动机补燃室两相流的数值模拟,其中硼颗粒的点火和燃烧模型采用的是King模型,建立了发动机补燃室内简单反应流模型,并在该模型下对某实验发动机进行了模拟,得出颗粒在补燃室内的分布,结果表明:进入头部回流区的硼颗粒能够快速点火,并且颗粒直径增大后,点火时间增加,颗粒燃烧效率显著降低.

井下履带式侧卸装载机满载行走的最佳阻尼比

为探究井下履带式侧卸装载机满载行走时的最佳阻尼比、减小机器振动、改善其行走平顺性,基于多体系统动力学理论建立了该机4自由度简化动力学模型,利用Matlab/Simulink仿真软件对其简化模型进行仿真求解。以国产某型履带式侧卸装载机为例,仿真分析了不同底板条件、不同行走速度(连续变化)时最佳阻尼比值的变化情况,以及不同阻尼比对装载机行走平顺性的影响。研究发现,在具体底板条件和给定行走速度下,存在使得井下履带式侧卸装载机平顺性能最好的阻尼比值,该值与装载机行走速度接近线性正相关关系,与底板级别具有近似二次函数正相关关系。为验证Matlab/Simulink仿真所得结果的可靠性,利用Adams/View对该装载机进行多刚体动力学模型仿真验证。结果表明,两种方法求得结果接近,证实该研究方法可行。

矿区排土场植被恢复节水灌溉措施研究

通过野外小区观测试验结合室内分析,对不同边坡植被的需水特性和节水型灌溉措施进行了研究。结果表明,对排土场坡面植被恢复进行的3种灌水方式,地面滴灌是最适宜的灌水方式,3种牧草在非充分灌溉条件下的滴灌措施分别为:苜蓿灌水次数8次,灌溉定额192mm(1 920m3/hm2);沙打旺灌水次数7次,灌溉定额168mm(1 680m3/hm2);披碱草灌水次数9次,灌溉定额216mm(2 160m3/hm2)。该研究成果可为类似区域的相关研究和应用提供科学依据。

双侧进气突扩燃烧室冷态三维流场数值模拟

用k-ε模型及SIMPLE算法对双侧进气突扩燃烧室的进气道及主燃室进行了冷态流场数值模拟,分别对主燃室和进气道进行了二维模拟及三维模拟;燃烧室的突扩比为1.1。计算结果表明:在进气道的预燃室旋流器后方形成了一个细长的中心回流区,回流区延伸到预燃室外的主燃室中,主燃室在头部有一个小回流区,在进口处也有一个极小的回流区。研究结果表明,主燃烧室中现有回流区尺寸及强度不能满足火焰稳定的要求,须进一步采取其他措施以改进火焰稳定。

基于ADAMS的单侧自卸式矿车曲轨优化设计

首先对常用矿车进行了介绍,并对单侧自卸式矿车的工作原理进行了分析,找到了现有矿车卸载时的不足,然后在分析的基础上得到了较为合理的曲轨卸载曲线,并同时对矿车卸载时进行了稳定性校核,最后采用机械动力学软件ADAMS进行仿真验证。

陷落柱影响下露天矿端帮边坡稳定性分析及防治对策

以安太堡露天矿南帮为研究对象,综合考虑陷落柱赋存于南帮而导致边坡岩体强度降低,岩性构成与产状发生变化,采用模拟计算仿真软件Geo Studio对陷落柱影响下南帮边坡的稳定性进行了模拟分析,划定了边坡不稳定区域,并结合现场实际情况,提出了内排压脚的控制措施。结果表明,内排压脚措施有效提高了南帮边坡的稳定性,同时增大了露天矿排土容量,缩短了排土运距,对露天矿安全生产具有重要的实际意义。

154吨电动轮自卸车轮边减速器的设计与分析

以电动轮自卸车轮边减速器为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件对太阳轮和行星轮进行了仿真分析,得到了太阳轮和行星轮的等效应力云图,并对有限元分析仿真值与理论计算值进行了对比,结果表明,理论计算值与仿真值非常接近,表明采用ANSYS有限元分析软件分析轮边减速器的疲劳强度问题的可行的。

底侧卸式矿车卸载曲轨的设计与研究

分析了底侧卸式矿车卸载轮的运动轨迹 ,针对其运动轨迹设计出了三种较为合理的卸载曲轨空间曲线 ,在理论分析的基础上确定了柱面匀角速度修正曲线更适合于底侧卸式矿车的卸载工况。

锥筒浇包余液体积及体心矩的锥体平面解析法

为求取锥筒形侧浇浇包中金属余液在现底前、后的体积和体心矩,本文采用了“锥体平面解析法”。其方法是将余液形成的斜截圆锥台的体积和体心矩的三维问题转化成千面解析几何中求面积和面心矩的平面问题来求解,从而简化了计算过程。

KF-60AK型自翻车整车倾翻稳定性计算

介绍了KF-60AK型自翻车的主要特性及其侧门开闭机构,并重点分析和计算了整车的倾翻稳定性。

4m^3底侧卸式矿车卸载站的改进

底侧卸式矿车卸载站在一些矿山的使用中，出现底部结构加固钢轨脱落现象。本文对产生这种现象的原因进行了深入分析，总结了矿山的处理经验，并进一步提出了改进措施。

煤矿钻爆法岩巷掘进机械化作业线的形成与发展

分析了我国煤矿岩巷掘进机械化的各发展阶段,指出:经长期探索与实践,形成了两条钻爆法岩巷掘进机械化作业线——以全液压掘进钻车为代表的"高档"机械化作业线和以气腿式装岩机为代表的"普通"机械化作业线;分析了进入21世纪以来,钻爆法岩巷掘进机械化作业线的发展;介绍了近年在扩大应用岩巷掘进机械化作业线的同时,试用"硬岩"悬臂式掘进机和使用全断面岩石掘进机,对提高岩巷掘进机械化水平所做的进一步探索。笔者认为,在相当长时期内,煤矿钻爆法岩巷掘进机械化作业线,仍是全岩巷道掘进机械化的主流作业方式,应扩大"高档"作业线的应用,并不断提高技术水平。本文附录列出了两条"作业线"形成的关键技术和主要研究单位。

地下自卸汽车轮边减速器混合离散变量优化设计

应用Pappas法求解地下自卸汽车轮边减速器的混合离散变量优化设计问题时,通过重构优化设计数学模型,合理地确定设计变量,对整数变量进行线性等式约束,引入MAAG制模数等措施,使整个优化设计的离散化过程简化为对模数的离散一维搜索,同时避免了离散点间隔过大可能造成的缺陷,从而提升了优化设计的效率和质量。