高速精量播种机阿基米德螺线型弧面双齿盘覆土装置设计与试验

针对现有重型精量播种机在高速作业时存在覆土装置影响播种均匀性、种沟内种子被“架空”等问题,基于阿基米德螺线切刃曲线与挤压式覆土原理相结合的思路,设计了一种阿基米德螺线型弧面双齿盘覆土装置,实现了覆土厚度适宜且均匀一致,降低覆土作业对播种均匀性影响的目的。本研究对覆土装置的结构参数、覆土量进行分析,确定了影响覆土效果的主要参数取值范围;利用EDEM离散元仿真技术建立了覆土装置-种子-土壤间的离散元模型,对关键参数进行仿真优化,确定弧面双齿盘的最优参数组合;通过田间试验对该装置的作业性能进行了验证。研究结果表明:影响弧面双齿盘作业性能的主要结构参数为阿基米德螺线型弧面双齿盘的中心间距、安装倾角、入土深度。当弧面双齿盘的中心间距为142.6mm、安装倾角为20°、入土深度为55mm时,该装置通过性能良好,覆土厚度均匀一致,平均厚度为47mm,合格粒距标准差、变异系数与空白对照组分别相差0.22mm、1.81个百分点,对播种均匀性影响小,满足精量播种的农艺要求。

播种机星齿球面盘式覆土装置设计与试验

针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒的运动学分析,确定了影响覆土作业质量的主要结构参数,并对星齿球面覆土盘主要结构参数和安装参数进行了设计。借助EDEM离散元仿真技术,建立了土壤与覆土装置的互作模型,以星齿球面覆土盘安装倾角、安装间距、入土深度为试验因素,以覆土量与覆土量变异系数为评价指标,分别进行了单因素与Box-Behnken试验,确定了星齿球面覆土盘的最优结构参数组合为安装倾角25.03°、安装间距196.66 mm、入土深度77.65 mm。取安装倾角25°、安装间距197 mm、入土深度77 mm进行了田间验证试验,试验结果表明:最优参数组合下,覆土量平均值为241.46 g,与仿真结果基本一致,相对误差为5.12%,覆土量变异系数为3.71%,覆土均匀,作业质量好,覆土作业后种子播深满足农艺要求,星齿球面盘式覆土装置能有效改善播种机的覆土性能。

齿盘误差对扭振测量的影响及消除方法

传统扭振测试受齿盘加工和安装精度影响会产生测量误差,严重时会对测试结果产生影响。为此,提出了一种消除齿盘误差对扭振测量影响的方法。根据扭振测量原理优化了扭振提取算法,建立了误差机理模型,并推导了齿盘分度不均以及安装偏心导致的扭振测量误差;此外,分别提出了基于多周期时域同步平均的齿盘分度不均误差校正方法和基于高通滤波器的齿盘偏心误差校正方法;最后,通过仿真和实验验证了理论推导和误差校正方法的有效性,并将上述扭振提取算法和误差校正方法封装形成了LabVIEW软件包,实现了对旋转轴系扭振的准确实时测量。

矿用硬岩巷道机械化掘进破岩形式研究现状及展望

硬岩巷道快速掘进是实现煤矿智能高效开采的重要环节,悬臂掘进机、TBM和底切割装备都在尝试解决这一难点,掘进技术和装备的发展直接影响采矿的安全生产和经济效益。首先,总结了悬臂掘进机在硬岩截割工况的适用范围和截齿消耗现状,分析截割破岩形式的现场试验,发现在较高的岩石强度条件下,截齿消耗量较正常磨损翻倍,掘进速度与开采速度的不匹配,严重制约了矿井生产。其次,分析了滚刀破岩形式和装备在矿山领域的应用和新产品现状,得出移动式矿用掘进设备采用滚刀挤压破岩,块状渣土少,粉末多,刀盘推力小,导致破岩能力不足。最后,分析了线性底切割破岩技术和非线性底切割技术的原理和装备研发现状。结果表明:随着振荡频率的提高,切削力显著降低,非线性底切割破岩单位体积消耗能量少,优势明显。但在硬岩条件下的掘进效率、设备稳定性等关键问题有待验证,非线性底切割技术有望突破未来矿山硬岩掘进的技术难题。

SSC95250破碎机在塔山煤矿中的应用实践

为了降低塔山煤矿原煤双齿辊破碎机的故障率,提高破碎机齿盘的使用寿命,提高设备处理能力,保证出料粒度,结合岩石脆性物料的破坏原理,采用有限元分析的方法对破碎机进行优化设计。应用Pro软件对破碎机齿盘进行应变分析,验证破碎齿的强度。研究结果表明,优化后的破碎机完全能够适应火成岩的破碎,使寿命提高了2倍以上,取得了显著的使用效果和经济效益。

可齿向修形的高效齿轮磨削方法研究

通过对现有磨齿加工工艺的研究,文章提出了一种可实现齿向修形的新型磨削工艺,通过在倾斜安装的立方碳化硼磨盘对齿轮齿面进行磨削,基于Vericut加工仿真验证,该磨削方法可以实现齿轮的齿向修形并全齿宽磨削齿面。利用仿真后的齿轮进行齿轮副齿面接触分析,得到接触区间主要分布在齿面中间部分区域,可有效减小齿轮副啮合偏载,提升齿轮传动的平稳性。根据磨盘磨削轨迹与被加工齿轮节圆切平面的几何位置关系,构建鼓形量控制调节模型,得出鼓形量可由立方碳化硼磨盘的安装角度进行控制,能够保证齿向修形量的准确性与稳定性。

复杂载荷下燃气轮机轮盘Hirth齿多尺度接触界面结构强度特性研究

中心拉杆转子是燃气轮机的核心部件,但转子运行工况恶劣、事故频发,需要开展复杂接触状态下多尺度、多载荷作用的强度研究,以保障叶盘结构运行安全。基于粗糙表面接触模型和三维有限元方法,建立了考虑微观界面尺寸和粗糙度的燃气轮机轮盘Hirth齿接触界面热固耦合特性分析模型,探究了接触面微观尺度参数以及端面齿宏观尺度几何参数的影响。结果表明:端面齿的最大等效应力随齿根圆角半径的增大、压力角的减小而减小;端面齿的最大等效应力和平均接触压力均随着表面粗糙度的增大而减小。

适用于造纸法再造烟叶生产的不同齿型磨片对比研究

本文研究对比不同齿形磨片对再造烟叶品质的影响,采用两种不同齿形磨片处理再造烟叶生产原料制成浆料,将浆料抄造成片基,最后涂布得到产品。对处理后浆料的纤维形态、片基物理性能和产品感官质量评吸进行分析。结果表明:三段式磨片的纤维数量、长度和粗度优于两段式,两段式磨片制得的片基透气度值上升,抗张强度有所下降;三段式磨片制得的产品化学指标和感官质量评吸均优于两段式,两种齿形的磨片均能抄造成片。

组合式电动采茶机的特点与潜在优势

为替补往复式采茶机的技术短板,唯有扬长避短彻底更新基础技术,启用性能优异的圆盘切割和新能源等成熟技术。将圆盘切割刀盘架水平设置,再将若干个刀盘架并联组合在同一个齿底板中构成一个整体,这样既能延长采幅又能设计成对称的机械结构,以满足不同茶区和茶类的采茶机型设计需要。经组合而成的电动采茶机不仅可以化解技术短板,而且有助于提升操作技能和提高机采鲜叶质量。如果说往复切割是采茶机械化的起点,那么圆盘水平切割或将是电气化和自动化的拐点。

水田株间除草机械除草机理研究与关键部件设计

针对现有水田株间除草机伤苗率高等问题,进行机理分析和改进设计,采用左、右2组弹齿盘对称安装,通过软轴带动除草弹齿盘旋转,完成除草功能。通过对除草关键部件弹齿盘的运动学和水田植物(水稻稻苗和稗草)的强度分析,建立了弹齿盘的运动学模型以及水田植物的受力模型、应力模型。通过水田植物的应力模型分析,建立了水田植物的强度条件,并根据水田植物(水稻稻苗和稗草)的物理特性、弹齿盘基本参数,获得了除草盘转动角速度、弹齿数量的取值范围,并通过室内土槽试验确定了弹齿盘转动角速度为25.1 rad/s、弹齿数量为5。通过田间性能检测,结果表明,除草率为80%、伤苗率为4.5%,均达到了农艺技术指标的要求。

直齿端齿盘设计研究

针对直齿端齿盘设计方法的不足,研究直齿端齿盘几何参数计算与强度计算问题。根据直齿端齿盘几何量相等原理,提出直齿端齿盘几何参数计算公式,计算结果表明由新公式得到的端齿盘比现有几何参数计算公式得到的端齿盘承载能力更高。基于材料力学基本原理,推导出直齿端齿盘齿根弯曲应力解析计算公式,与有限元分析结果相对比,两者相对误差在5%以内。最后给出直齿端齿盘设计步骤、方法及算例。文中研究工作为直齿端齿盘精细设计提供基础。

几种数控机床回转轴的定位夹紧方式

针对双摆角数控万能铣头和数控转台等实现五轴加工中心回转进给运动的功能部件,对其回转轴的定位夹紧机构的设计进行了深入的研究,介绍了几种数控机床回转轴设计中常用的定位夹紧方式,并阐述了各定位夹紧机构在数控机床回转轴中的设计和应用方法。

动力伺服刀架端齿盘分度精度可靠性灵敏度设计

端齿盘加工精度的高低会直接影响到整个刀架的分度精度.在对端齿盘加工误差进行分析的基础上建立了端齿盘的分度误差模型,利用二阶矩和摄动方法求出端齿盘的可靠性指标,并计算出其可靠度.以端齿盘的分度误差模型为基础,将可靠性理论与灵敏度分析方法相结合,给出了动力伺服刀架端齿盘分度精度可靠性灵敏度设计的分析方法.通过算例得出了端齿盘各随机参数的可靠性灵敏度变化规律,并分析了各随机参数的变化对端齿盘分度精度可靠性的影响.研究表明,端齿盘各设计参数的改变对其可靠性的敏感程度不一,可通过优化敏感参数来提高齿盘的分度精度可靠性.同时为提高刀架系统的分度精度可靠性提供理论依据.

电涡流传感器测量旋转齿盘位移的特性研究

基于造纸业关键装备盘式磨浆机磨浆间隙测控的精确和实时性的需要,讨论了磨浆盘齿结构与运行间隙特点;首次研究了用电涡流传感器测量旋转齿盘动态位移的特性和最佳特性曲线拟合方程。研究表明:对于通常磨浆盘齿参数齿高2～7mm、齿宽2.4～4.5mm和槽宽1.5～4.0mm范围内,恰当的电涡流传感器的电涡流效应与齿宽和槽宽有关,而齿高参数的影响很小。直径为11mm、灵敏度为2V/mm、线性范围为5mm的电涡流传感器对不同齿形齿盘的输出电压(U)-盘间隙(X)特性曲线其本一致,且均比无齿盘明显平行上移;当齿盘的盘间隙值相同、测点线速大于172m/min(实际生产中为1200～1500m/min)时,输出电压测量与显示值可靠。这为电涡流传感器用于旋转齿盘动态位移的新的测量用途和实现实时、精确测量磨浆间隙提供了理论依据。

双盘式渐开线测量仪数据采集与控制系统的研制

在齿轮若干精度指标的测试中,渐开线圆柱齿轮的齿形检验是一个难度较大的测试技术问题。对于1级精度(GB/ T10095.1-2001)圆柱齿轮渐开线齿形的测量,目前的测量仪器并不成熟。双盘式渐开线测量仪测量过程完全符合渐开线展成原理,具有结构简单,测量误差源少等特点,它的关键零部件均由超精加工制作。文中介绍了双盘式渐开线测量仪及其数据采集系统的研制,通过对主要误差源进行补偿后,双盘式渐开线测量仪可用于1级渐开线圆柱齿轮齿形的测量。

超精密渐开线齿形的测量方法

分析了双基圆盘式渐开线测量仪的测量原理,其具有结构简单、测量过程中无测头位置引起的阿贝误差等特点。该仪器采用交叉弹簧片的铰链结构作为误差传递杠杆,其灵敏度高、无间隙。经过对仪器的主要测量误差源进行补偿后,其系统的测量不确定度(U95)<±0.5μm,测量精度可以满足1级渐开线齿形的测量要求。通过与其它渐开线齿形测量方法的比较,双基圆盘式渐开线测量仪仅在测量自动化和多功能性等方面不如CNC齿形量仪,其在测量精度与制造经济性等方面更具优势,是超精密渐开线齿形测量的理想方法。

采煤机截割部过载保护结构研究

针对采煤机扭矩轴更换成本过高问题,通过修改过载保护的结构,用直齿端齿盘结构传递扭矩,利用端齿传递动力产生轴向力,使过载时轴向力带动轴向位移的特点,使轴脱开端齿盘,断开过载冲击的传递。避免整体更换扭矩轴,以降低煤矿井下的维护成本。

齿的倾角对齿盘空化器的性能影响

齿盘剪切空化器内的流场及空化过程复杂,齿间的空化行为及空化特性研究一直是该领域的难点和重点。采用Zwart空化模型对齿盘剪切空化器内空化过程进行数值模拟。结果显示,动齿后缘局部区域的空化现象是离心力与机械剪切力的交替作用的结果。齿倾角对齿间空化效果的影响较大,且改变空化泡产生位置。齿盘剪切空化器内的空化在整个盘间呈多点分布,且分布均匀,空化强度高,累积空化体积大。高速旋转的齿盘间“点阵式”空化泡的产生具有连续、稳定特性,这对人们就齿盘剪切空化机理的探索、开发设计和应用具有重要意义。

经济型卧式加工中心回转工作台的设计研究

牙盘式回转工作台是经济型卧式加工中心的重要功能部件,以其定位精度高、加工过程性能稳定的优势得到广泛应用。该文以HMC63e经济型卧式加工中心牙盘式回转工作台的设计为例,讲述牙盘式回转工作台的设计过程。详细阐述了牙盘式回转工作台的结构设计以及相关的理论校核计算。通过机床样机试验结果,证明该回转工作台的结构设计是合理的、设计方法是切实可行的。

双盘式渐开线测量仪测点位置调整方式

分析了双盘式渐开线测量仪中测点位置偏差对渐开线齿形测量的影响,探讨了高精度调整测点位置的两种方法:试验调整法与误差补偿调整法。试验调整法是根据测点偏离导轨平面测量渐开线齿形时,测量结果中齿形角小于实际值的原理,调整测头处于不同位置并测量渐开线齿形,齿形角最大的测量曲线对应的测点位置即为最佳位置。误差补偿调整法是在测点处于高于导轨平面的两个位置时,分别测量同一渐开线齿形,通过对测点偏移量逐次试值,补偿两次测量结果,使得测量结果中齿形偏差相同,获得测头偏移量。分析得出,上述两种方法调整测头位置的极限偏差分别为±0.010 mm和±0.015 mm,均可满足1级(GB/T10 095.1-2 001)渐开线齿形的测量要求。