基于SHAP-LightGBM的电动集装箱正面吊运起重机能耗分析和异常识别

集装箱正面吊运起重机(以下简称正面吊)在港口的实际作业中发挥着重要作用。随着社会对能源和环境问题的日益关注,正面吊的电动化趋势愈加显著,市场上电动正面吊的数量逐年增加。电耗性能直接影响电动正面吊的续航能力、作业效率和作业成本,是电动正面吊的重要性能之一。驾驶行为、作业工况、设备故障等因素均会对电动正面吊的能耗产生影响。为此,通过收集电动正面吊客户侧的实际运行数据,基于LightGBM(light gradient boosting machine,轻量级梯度提升机)模型,在微观和宏观两个层面分别对电动正面吊的行驶和作业过程进行能耗建模,并运用SHAP(Shapley additive explanations,沙普利加和解释)理论量化分析不同作业工况、作业行为对电动正面吊能耗的影响,同时识别设备故障所引起的能耗异常。结果表明,基于SHAP-LightGBM的能耗模型能够准确预测和分析电动正面吊的行驶和作业能耗,可为电动正面吊的设计、能耗策略优化提供有效的信息输入,同时可建立电动正面吊实际运行过程的理论能耗基准,有效指导驾驶行为和识别故障造成的能耗异常等。

防止发动机在极端工况下熄火的模糊控制方法与实现

发动机在极端工况下易出现熄火现象,给车辆的稳定运行带来挑战。传统的防止熄火的控制策略往往难以应对复杂的工况变化,而模糊控制作为一种智能控制方法,能够处理不确定性和非线性问题,在发动机控制中具有巨大的应用潜力。因此,详细介绍防止发动机在极端工况下熄火的模糊控制方法与实现,重点讨论模糊控制策略的设计和实现过程。

岸边集装箱起重机吊具上架的有限元分析

针对某岸边集装箱起重机吊具上架不同工况条件下的静态、动态特性问题,对吊具上架进行了多种工况条件下的静力分析和模态分析。以Hyperworks为平台建立了吊具上架的有限元模型,通过多点约束模型模拟了质量、力的加载及约束,并基于使用条件和FEM(欧洲起重机设计规范)定义了4种工况。首先通过Optistruct求解器得到了吊具上架在4种工况条件下的应力、位移云图,对比分析了不同工况条件对结构的影响;之后进行了前6阶固有频率及振型分析,得出了不同振型对吊具上架结构的影响结果。研究结果表明:吊具上架的结构满足静力要求,同时也具有良好的动态特性;该方法可为吊具上架的结构设计和优化提供参考。

三维激光扫描技术在海洋港口机械上的应用研究

通过与传统检测工具(全站仪)的对比分析,对以三维激光扫描仪为核心的三维激光扫描技术在海洋港口机械产品上的应用进行了研究,以实现工件尺寸精准检测及各构件间的虚拟装配。

四绳轮胎吊防摇防扭技术

为解决传统四绳轮胎吊在全自动化升级改造过程中吊具在进行自动化作业时会出现大幅度摇晃或扭动的问题,研发基于全闭环力矩控制的防摇防扭技术和四绳吊具电子防摇技术。通过在四绳轮胎吊小车架增加4台变频电机,以收放其连接的卷筒钢丝绳的方式实现吊具整体的全闭环力矩控制;在吊具上加装电子防摇装置,并优化相关算法,计算传感器的反馈数据以调整吊具姿态。目前,该技术已成功应用于四绳轮胎吊全自动化升级改造项目,改造后的吊具在移动或作业过程中稳定性明显增强。

抓料机新型管材抓具的设计开发

总结了某抓料机新型管材抓具的设计开发过程,通过开发需求分析、抓具结构设计、抓具动作设计、抓具结构强度分析、抓具安全分析等方面进行具体阐述。以现有产品结构设计为基础,借助三维建模软件和结构分析软件,在短周期内快速完成了产品开发。该研究成果可为同类机械工作属具的开发过程提供参考。

面向自动驾驶公交的山地城市道路设计研究

为解决自动驾驶公交在山地城市道路正常行驶需要满足的道路功能,规划新建开发区兼容自动驾驶公交运行,不影响常规车辆行驶的道路设计,本文通过分析自动驾驶公交和山地城市道路特征,从平纵设计、横断面设计、交通配套三个方面对山地城市道路设计进行优化,从而实现运行安全、运行高效、运行平顺、路况判别、运行容错五大目标。

装备运维平台的设计与实现

为了应对不断增加的装备运维管理需求,采用信息技术设计了一款在线的综合性装备运维平台。平台旨在提高运维效率、降低运维成本与保障运维质量水平。该平台具备实时监控、远程诊断和故障排除、预测性维护等关键功能,全方位地覆盖了运维管理过程中的可能出现的情况。该平台能够帮助企业进行快速及时地定位、记录以及分析异常源或者是关注点,尽可能地减少人工运维中所经常出现的“维护延迟”。同时,该系统具备的功能还可以帮助企业以及组织实现运维的升级,将过去零散的运维工作整合为成体系的系统。通过对运维流程的解构,从多个维度评估了运维平台的功能和使用效果,并将其与人工运维方式进行比较。结论表明,运维平台从数据结构优化,运维流程定义,运维任务简化这几方面显著减轻运维负担,证明了其在提升运维水平和促进运维升级等方面的优势和作用。

追钩防摇原理模型及算法

门式集装箱起重机或绳索吊装设备在进行吊装的过程之中会出现摇晃的情况,进而使得无法平稳地准确控制设备抓放载重,并且还有着非常严重的安全隐患。所以必须要进行有效地防摇控制。为缓解门式集装箱起重机或绳索吊装设备等在吊装过程中的摇晃,提出一种追钩防摇控制方法。分析起重机设备吊装作业的场景,建立吊具摆动动力学模型,说明追钩防摇的原理,并运用追钩防摇原理,使用锯齿型防摇控制率和倒U型防摇控制率设计控制器,不考虑防摇控制距离的前提下,根据不同的情况提出优化控制参数。以优化后的控制参数为依据,采用Matlab/Simulink仿真软件进行了模拟仿真,并进行了实际应用验证。通过仿真与实际应用验证可知,通过此追钩防摇算法可有效缓解吊具摇动,使吊具保持较小的摇晃角度,其可以达到有效防摇的目的,能够有效地提高吊装的安全性。

大型节能环保型散粮连续装船机的创新技术

将全气垫带式输送机应用于装船机,有效降低能耗并实现封闭运输。设计三支点多自由度尾车结构,解决车轮悬空打滑。创新开发尾车与大车运行同步技术以降低故障率。研发大吨位抑尘伸缩溜筒,减少粮食破碎率,并有效控制粉尘。设计基于棘轮的新型转接料斗,满足出料流量可控的要求。研制轨道自动除冰技术,解决极寒地区因轨道结冰而导致的故障。经过一系列的创新设计,大型节能环保型散粮连续装船机具有平稳高效、节能环保、故障率低、破碎率小、适合寒冷恶劣环境等优点。

基于整机刚柔耦合动力学模型的伸缩臂叉车驾驶舒适性分析

针对某伸缩臂叉车整机的驾驶室振动舒适性,从整机子系统角度分析建立整机动力学模型。借助HyperMesh有限元软件和ADAMS多体动力学软件,建立整机刚柔耦合动力学模型。通过对标测试样机和整机刚柔耦合动力学模型,在水泥路面的怠速、一挡满速和二挡满速3种工况下,驾驶室测点垂向加速度信号的时域和频域结果的吻合度较高。同时,驾驶舒适性评价,测试样机和仿真模型的结果都落在同一区间。结果表明,在评价驾驶舒适性上,所搭建的整机仿真模型与测试样机有较高的吻合度。

新型干树式半潜平台浮体结构设计研究

为适应中国南海深水区域的油气田开发,研发出了一种具有渐变式立柱的深吃水干树式半潜钻井/生产平台(TCDDSemi)。平台的浮体采用了深吃水、变截面长立柱构型,即向底部逐渐扩大的渐变截面形式。结合干树式深吃水半潜平台的研发过程,通过采用压缩空气压载系统、全注水下浮体、压缩空气水密检测以及水密面板的三级正交加强筋设计等新兴技术,极大地提高了钢材的利用效率,达到了节省材料、减轻浮体自重的目的。对浮体的有限元(FEM)整体分析结果表明,浮体结构设计满足各工况强度要求。

基于PLM的工程机械产品一体化工程变更管理研究

基于CMII理论基础,提出了基于工程机械产品的一体化变更流程。首先,分析了工程机械企业工程变更存在的问题:产品更改的问题报告数据缺乏结构化管理,上下游更改数据缺少一体化管理,以及变更的流程无法闭环。其次,结合产品成熟度、问题影响度及问题紧急度等维度,对一体化工程变更流程进行了分析。最后,对产品的变更场景进行了确定。研究结果表明:一体化工程变更流程,将实现工程变更上下游数据的一体化管理和变更流程闭环控制。该流程将提高产品的改进、升级换代的效率,进而提高企业的核心竞争力。

电动无人集卡助推智慧物流发展

广东沿海港口吞吐量居全国第一,珠三角港口群集装箱年吞吐量达6167万标箱,居世界第一,因此,拥有广州、深圳、珠海、东莞、中山与香港等6座亿吨大港的粤港澳大湾区成为全球港口最密集、航运最繁忙的区域。港口智慧化、无人化是传统港口走向现代港口的必由之路,是智慧物流的龙头。业界普遍认为,自动驾驶商业化首先将在物流领域推广,尤其是港口、矿山等。主要原因有:运输对象为货物,区域内人员稀少,推广过程中大大降低事故对人员的影响;物流货车在港区内的行驶速度在10~30公里/小时之间,在这种速度下无人驾驶的精准度和安全性高;港口的交通运行环境相对简单,需要识别的图标和障碍物更少,更易避免处理拥挤和撞车风险;无人车可以组成编队,提高通行与运输效率,降低成本。

基于多学科优化的岸边集装箱起重机小车架轻量化研究

从模态、刚度、强度等方面出发,对岸边集装箱起重机小车架的轻量化进行了系统研究。首先创建小车架的有限元模型,利用优化拉丁超立方实验设计方法进行灵敏度分析。根据灵敏度分析结果筛选出对模态、刚度、强度、质量较敏感的18个变量,并构建4阶响应面近似模型,在此模型的基础上采用多岛遗传算法进行全局优化。优化结果表明:在保证刚度、强度、模态满足规范要求的前提下,质量降低了20.41%,优化效果明显,达到了轻量化的目的。

多支点港口移动装卸设备设计要点

针对多支点移动料斗结构形式,分析了中部支架受力情况,根据分析和计算结果选取驱动电机,并对料斗运行过程中料斗和中部支架同步控制原理进行设计,解决了大跨距状态下中部支架和料斗主体同步问题、结构运行过程中扭力导致的啃轨问题,保证了设备的同步运行。

家用乘用车档位设置及档位控制策略的研究

本文首先分析讨论了车辆档位设置的类型和定义,明确讨论内容;然后提炼了车辆的状态分类,规范研究方向;最后,利用列表法重点讨论了搭载不同类型动力系统的乘用车的档位控制策略。本文研究结果有一定的普遍性,在进行某一车型的具体匹配时,应根据车型的开发需求具体分析,制定针对性的档位控制策略。

应用于箱式真空腔体的多磁流体密封传动装置安装结构的优化设计

对磁流体密封的应用原理和应用领域进行分析,找出应用于箱式真空腔体的多磁流体密封传动装置传统安装结构的优缺点,并针对其缺点提出了优化设计方案。

伸缩臂叉车臂架计算协同设计平台

在伸缩臂叉车臂架机械系统设计过程中,为了解决交互设计参数不同步等问题,采用编程语言封装相关计算公式和二次开发Creo 2.0软件,开发了具有设计引导功能的协同设计平台。协同设计平台主要包含整机稳定性计算、臂架受力分析和叉具调平特性组件。该平台具有设计参数导出导入、批量设计点校核和一键输出设计报告的功能。

港口起重机金属结构技术状态的检测、评定分析

港口起重机金属结构技术状态会直接影响起重机的运行安全和生产效率,这就需要对港口起重机金属结构技术状态进行检测和评定,判定起重机金属结构的性能状态,保证起重机的使用安全。基于此,本文分别探究门座式起重机和浮式起重机金属结构技术状态的检测与评定方法。