轮式起重机驾驶室俯仰控制策略设计研究

在面临超大服役空间的起升高度场合进行作业时,轮式起重机的驾驶室需要适时调整上仰下俯动作以适应升降变化。为获得稳定的驾驶室空间变化,采用物理拓扑结构解耦,构建液压系统的数学模型,并提出鲸鱼算法优化分数阶控制器(WOA-FOPID)的控制策略,重点分析对比控制策略优化前后的动态响应性和抗干扰性。结果表明,WOA-FOPID控制策略可以对驾驶室的俯仰进行准确、快速、稳定的控制,提高了驾驶室的舒适性和宜人性。

斗轮取料机斗子结构对俯仰液压装置的影响及解决方法

通过对斗轮取料机俯仰液压装置泄压造成悬臂下沉原因的分析,针对造成液压装置泄压的斗轮体斗子结构进行改进,减少斗子内部积料的产生,减少故障率,提高取料能力。

升力翼高速列车曲线通过时的轮轨黏着性能研究

建立考虑轮轨关系、升力翼及流场耦合特性等因素的车辆系统动力学模型,分析升力翼高速列车曲线通过时的运动姿态和轮轨接触特性响应,研究列车在曲线轨道运行的轮轨黏着性能,探讨轨道不平顺、曲线半径、运行速度及轮轨接触条件对轮轨黏着性能的影响。研究结果表明:气动升力通过改变列车运行动态响应和轮轨接触特性导致内、外侧轮轨垂向力和纵向蠕滑力重新分配,促使内侧轮更易失去黏着;气动升力和运行速度的增大均会劣化轮轨黏着性能,但曲线半径的增大将显著提升轮轨黏着水平;轨道不平顺削弱了轮轨黏着性能,干态、湿态、油态条件下的轮轨黏着性能依次恶化。列车牵引运行时,干态、湿态、油态条件下的轮轨均能满足牵引力安全限值要求,但制动运行时,湿态和油态条件下的轮轨均不能满足制动力安全限值要求。研究结果可为超高速列车的安全运行与节能设计提供技术支持。

GIS设备搬运升降一体化自动控制系统设计

电网GIS设备通常被分段安装在钢型材框架上,一般没有专用顶升点,抬升、搬运、移位、落位效率低,作业安全性差。针对现有钢型材框架结构,设计了集搬运和抬升一体的U形搬运车,每台U形车上包含一个转向轮和两个舵轮,搬运时双U形车抱夹GIS设备两端,双车协调联动可实现小场地灵活万向运动;同时车上配备液压抬升装置,可实现设备抬升、保持、落地功能;开发了基于STM32的控制系统,经超带宽定位模块实现了车体实时定位;设计了车体位姿调节方法,可实现双U形车系统对GIS设备的自动搬运功能。与现有搬运方式相比,GIS设备的搬运效率和稳定性均有较大提升。

某雷达天线倒伏举升机构设计与分析

某型车载雷达天线在工作及运输状态下需切换不同姿态。通过分析该型雷达不同状态下的具体功能需求,设计了一种采用三点布局方式的新型倒伏举升机构,可有效满足该型雷达高机动性作战需求。其中倒伏机构采用现有型号电动缸;举升机构采用缸筒一体集成设计,结构紧凑,传动采用蜗轮蜗杆及机械式二级同步滚珠丝杠组合形式,其同步性、稳定性均优于传统液压传动及电控同步方式。在满足高刚度、高强度要求的同时,可有效实现机构的小型化及轻量化。随后进一步利用NX进行系统动力学仿真及有限元仿真,以验证机构设计的合理性。最后通过试验验证了该倒伏举升机构结构设计的正确性及实用性。

海洋井架钻井钢丝绳导向轮布置的设计与应用

油田钻修井作业现场指重系统测量经验表明,钻机指重系统往往因死绳固定器安装设计不合理而影响其测量精度,为了提高自举式井架指重系统的测量精度并确保指重表的读数能真实反映钻井钢丝绳死绳端的拉力,文章以某海洋自举式井架为例,通过分析钻井钢丝绳的走向、死绳固定器的安装角度,总结了死绳固定器总成布置的基本原则,并运用C语言程序优化了导向轮的安装角度,合理解决了由于导向轮安装角度不合理而引起死绳拉力损失的问题,从而提高了钻机指重系统的测量精度。

温室作物生长信息检测相机的电驱平台设计

设施园艺作物精准调控,需利用高光谱、多光谱等相机检测作物生长状态信息,而开发出可搭载相机的电驱平台,提高检测的效率和效果,已成为开展设施园艺作物精准调控工作的迫切需求。为此,介绍了一种采用功能拓展设计方案的电驱平台:在现有设施园艺移栽机装备上合理增设一套以三菱PLC为控制器,采用伺服驱动的相机搭载平台,其机械架构由同步带轮组、丝杠丝母副、不规则升降平台,行走装置及双层横梁轨道等组成。测试结果表明:拓展设计的电驱平台,可搭载多种相机开展作物生长状态信息定点检测,节省了开发成本及占地空间,有效提升了设施园艺装备的功能水平,具有较高的示范推广价值。

某抬轮器结构优化及动力学性能分析

抬轮器是一种轨道车辆救援设备,文章对某抬轮器进行结构优化,在增加支撑板强度的同时降低其抬轮高度,并给出应用于不同轮径车辆时抬轮器的结构参数建议值。利用SIMPACK软件建立了安装优化结构抬轮器的车辆动力学模型,分析了不同轮对抬高量对抬轮器-车辆耦合系统运行平稳性及曲线通过性能的影响。分析结果表明:优化后的抬轮器的动力学性能满足使用要求;在文章设定的条件下,故障轮对抬高量对车辆直线运行平稳性影响不大,抬轮器前轮对外侧轮轮重减载率与脱轨系数随故障轮对抬高量的增加而线性增大。

马铃薯挖掘机输送分离部件参数优化与试验分析

针对马铃薯挖掘机输送分离部件伤薯率高和土薯分离率低的问题,采用正交试验对抖动轮振幅、升运链线速度与升运链倾角进行探讨研究。在利用试验结果的基础上做出方差分析,得出影响输送分离部件工作性能的因素主次,进一步优化组合部件参数,设计出适应性强、工作可靠的马铃薯挖掘机。实验结果表明:抖动轮振幅为10 mm、升运链线速度为1.3 m·s-1、升运链倾角为21°时马铃薯挖掘机土壤分离效果良好,伤薯率≤4%。

旋转磁场电动式磁悬浮装置的力和损耗特性分析

该文设计了一个新型磁悬浮装置方案——旋转磁场电动式磁悬浮装置,该悬浮装置利用初级绕组中的三相交变电流与其在次级导体板中产生的涡流相互作用产生悬浮力,能够在装置静止的条件下实现固有稳定的电动式磁悬浮。为准确分析装置力和损耗特性,建立了悬浮装置的多层分环电磁模型,采用多层行波磁场理论方法进行磁场分布求解,并直接利用磁场分析所得的磁场分布结果求解次级悬浮力、转矩和涡流损耗,给出磁悬浮装置特性与其参数的关系,利用时步有限元仿真和样机实验验证了理论分析和计算结果。证明在一定的输入激励条件下,装置可以输出足够大的悬浮力使次级悬浮,但次级损耗不可避免。

偏载系数法分析装载机动臂强度

通过对装载机工作循环的分析,引入了偏载系数的概念,提出了装载机受力计算的一种新方法。采用逆向思维,以偏载工况的计算为主,正载工况作为偏载工况的一种特殊情况,将两者的计算统一到一个连续函数中,并借助有限元软件,定量分析了从正载到极限偏载过程中动臂的应力变化趋势,结果表明,偏载造成最大损害的部位是偏载端动臂和铲斗的铰接点处,同时一定程度的偏载不会对工作装置造成较大损害。基于试验对所建立的CAD模型和CAE分析进行了改进,改进后的分析结果与试验结果基本吻合。

旋转磁场电动式磁悬浮装置的状态方程与悬浮力控制

为实现静止稳定电动式磁悬浮,设计了一个旋转磁场电动式磁悬浮装置方案,该装置通过在初级绕组中通入三相交变电流产生圆周运动的交变磁场,与其在次级导体中感应出的涡流磁场相互作用产生悬浮力,能够在装置静止的条件下实现固有稳定的电动式磁悬浮。为准确分析装置特性,建立了悬浮装置的电磁模型,采用多层行波磁场理论方法进行磁场分布求解,求得了装置的等效电路,经过数学推导得到了装置的状态方程,并设计了基于次级磁场定向控制的矢量悬浮控制策略。利用有限元计算和样机实验对磁场分布、等效电路参数和悬浮力控制效果进行了验证,结果证明装置能够实现稳定悬浮运行。

高速铁路地震预警阈值随机振动分析

为研究地震作用下列车的动态响应和预警阈值,对车辆-轨道模型进行振动台模型试验,将试验结果与车辆-轨道数值计算模型的计算结果进行对比,对比结果基本吻合,表明数值计算模型具有一定的正确性;随后利用上述计算模型进行了地震波的频谱特性分析,结果表明,当地震波频率在1 Hz附近时,容易与车体水平向自振频率产生共振,导致列车出现轮轨分离状态。因此,采用传统脱轨指标恐无法判断列车安全运行的真实状态,将采用轮轨水平向相对位移、车轮抬升量和车体倾覆角三种脱轨指标来进行对列车地震预警阈值的确认和推导;最后提出确定高速铁路地震预警阈值的新思路。基于上述车辆轨道数值模型,挑选80条典型地震动记录,分别施加到车辆-轨道数学模型中进行时程分析计算,将计算结果中的车轮抬升量、轮轨接触点水平位移、车体倾覆角等参数与地震动峰值加速度之间的关系进行统计分析,利用随机振动原理给出地震作用下列车的地震预警阈值评价表。

块煤重介浅槽分选机在田庄选煤厂的应用

针对田庄选煤厂块煤再选工艺系统中存在的问题,选用2台MZC8/54型块煤重介浅槽分选机代替原001再选斜轮分别作为戊组和己组块煤再选设备,在不增加厂房空间的基础上,分别建立了2套独立的块煤主再选系统和主选"直通"选煤工艺,有效解决了当前块煤系统的瓶颈,提高了入选产能。阐述了MZC8/54型块煤重介浅槽分选机的结构、技术特征及工作原理,并分析了该设备在田庄选煤厂块煤再选工艺中的应用效果。结果表明:MZC8/54型块煤重介浅槽分选机投入运行以来,块煤主再选工艺更灵活,块煤再选工艺影响时间从技改前每月2.2 h减少为零;实现了主再选双系统的并行运行,年处理能力由370万t提高至1000万t;厂房布置简洁,煤流顺畅,方便生产管理;增设了"直通"选煤工艺,减少了转载环节对现有生产系统的影响,增加了系统的可靠性。改造后田庄选煤厂每年创造效益约280万元,每年节约选煤成本约1000万元。

多适应性轮履复合载物移动系统的设计

针对复杂的非结构化工作环境,为提高载物移动能力,提出了一种具有多适应性的新型轮履复合式移动系统。该移动系统由变径步行轮和履带系统组成,既发挥了轮式结构平地行走的转弯灵活性和运动高效的特点,又结合了履带式结构爬坡时良好的稳定性和适应性。同时,为进一步提高爬坡时货物的安全性,设计了自适应载物升降平台,通过陀螺仪运用卡尔曼算法进行平台倾角的闭环控制,实现了平台的水平载物。运用RECURDYN软件进行动力学仿真,并制作了实物模型实施了验证,结果表明:该移动系统具有较好的复杂工作环境的适应性和载物的平稳性。

新概念轮翼气动特性实验研究

研究一种关于小型飞行器的新型升力和推力系统——轮翼的气动特性。通过自行设计并搭建的基于虚拟仪器的实验平台,进行地面试验,试验主要研究了轮翼转速对系统气动特性的影响。结果表明:随着轮翼转速的增加,系统提供的升力及推力增大。由于轮翼系统消耗的能量绝大部分用来产生升力及推力,因此轮翼系统具有较高的工作效率,为进一步研制小型无人直升机探索新型动力模式。

飞机轮毂涡流检测中探头提离效应的分析与抑制

为了有效抑制飞机轮毂的涡流检测中线圈探头的提离变化给检测结果带来的干扰,利用三维有限元法建立了凹弧面上方线圈阻抗的计算模型,对比分析了不同曲率半径的凹弧面上,由探头的提离改变所形成的线圈阻抗变化轨迹的特征,并进一步建立了凹弧面上缺陷检测的模型,从理论上深入地研究了提离变化给缺陷信号产生的影响,结果表明凹弧面的曲率半径越小,提离引起的阻抗变化越大,但不论曲率半径如何变化,提离轨迹均可近似为一条直线,并存在一个合适的频率点,可使缺陷信号和提离轨迹之间出现90°的相位差,根据此特征提出了利用相位旋转及信号增强技术消除提离干扰的方法,实验验证了理论分析的正确性和可靠性,为轮毂等小曲率半径的凹弧面涡流检测提供了抑制提离噪声的理论依据。

斗轮机俯仰装置的改进设计

斗轮式堆取料机俯仰装置的液压回路设计不合理 ,必然会造成斗轮机斗臂的剧烈振动 ,通过对斗轮机俯仰装置液压回路的液控单向阀连接方式的改进设计 ,有效地消除了振动。

对轮椅车前轮举起动作的研究

轮椅车的前轮举起动作是通过肘关节的用力伸展,给予轮椅车以前进的加速度,并由此产生一个惯性力,轮椅车以后车轴为旋转中心产生旋转。目前轮椅车前轮举起动作的训练方法,主要有床架法和借助法两种。

曲线上轨道缺陷对高速列车安全性的影响

应用多刚体动力学软件建立列车-轨道耦合动力学模型,研究8辆编组的CRH380B型高速列车通过有轨道缺陷存在的S形曲线时的安全性。分析工况为在缓和曲线区段、圆曲线区段和夹直线区段设置轨距突变、三角坑以及两者组合缺陷。研究结果表明:轨道缺陷的类型及其所在的位置对高速列车通过曲线时的安全性有影响;缓和曲线和圆曲线区段的轨距突变和三角坑缺陷幅值为5 mm时,高速列车以最高限速通过轨道缺陷位置时,脱轨系数和轮重减载率均超限。