起重机械超速保护开关检测装置设计及应用

针对起重机械超速保护开关定期检验无定量检测手段的问题,设计了一种超速保护开关检测装置。该装置由测试台、安装架和测控系统组成。超速保护开关固定在安装架上,通过联接器与变频电动机联接并同步旋转。测控系统通过微处理器处理超速保护开关转速信号和触头动作信号,实现对其整定值的检测。试验表明,该检测装置可以准确测定超速保护开关整定值,为检验人员判定超速保护开关合格性提供定量标准。

层次生物地理算法求解设备维护与FJSP集成优化问题

针对MTO(Make To Order)生产模式下,设备故障带来的拖期交货和产品质量下降等问题,建立了以最小化拖期惩罚成本和最大化产品合格率为优化目标的设备维护与柔性作业车间调度问题集成优化模型。提出了一种新的层次生物地理算法进行求解,算法将解空间分为上、下两层,设计了分层迭代寻优机制,融入多种局域搜索策略,提高了收敛速度和寻优精度。与遗传算法和生物地理学优化算法对比,计算结果表明层次生物地理算法优于其他两种算法。

水电站生态调度操作门机动力学分析与安全性评价

水电站生态调度操作门机受到耦合动力学、欠驱动、作业环境等因素的影响,其结构的振动和有效载荷的摆动会产生结构破坏并影响整机稳定性与作业精度.基于模态综合法和有限元法分别建立带轨道的门架结构降阶模型和绳索结构有限元柔性体模型,利用虚拟样机建模技术,搭建操作门机刚柔耦合动力学模型,分析了小车运行速度和加速度、起升重量、绳索摆长等参数对有效载荷摆动以及门架结构振动的影响.同时,选取结构性能指标和动力学性能指标,通过安全指标雷达图动态评价了操作门机的安全性.研究结果表明:小车运行速度和加速度对主梁水平位移的影响明显大于对垂直位移的影响;主梁的最大应力幅值与起升重量成正比;有效载荷的残余摆动和主梁的水平位移幅度范围正相关于绳索摆长的大小.操作门机动力学分析与安全性评价方法为这类门式起重机的使用与维护提供了参考.

科学考察船升降鳍板锁紧装置的故障分析及修复设计

以科学考察船升降鳍板锁紧装置为研究对象,对锁紧装置整体结构设计及工作原理进行分析。在船坞中对锁紧机构各部件的破坏情况进行现场勘验,同时根据部件的破坏特点对其进行分析与研究,为避免锁紧机构装置再次失效,针对故障特点对锁紧机构提出修复设计方案。此外,对锁紧机构整体及关键部件进行强度校核,为锁紧装置在科学考察船中的应用提供参考依据。

塔带机工作平台多载荷拓扑优化设计

以塔带机工作平台多载荷作用下的整体柔度最小为优化目标,基于实体各向同性材料惩罚函数插值方法,构建多载荷拓扑优化数学模型,利用HyperWorks/Optistruct求解优化模型,得到工作平台的拓扑形式。根据拓扑形式重构几何模型,并对原结构模型和重构模型进行静力分析比较,结果表明,工作平台结构经拓扑优化后,在减轻结构质量的同时,提高了结构刚度,减小了应力分布,比优化前更加安全、可靠。

插齿机静压支承所受载荷的正交试验优化设计

针对插齿机高速运行过程中主轴转速、弹簧回复力、静压支承面摩擦系数等可控因素对静压支承所受载荷的影响问题,基于正交试验设计方法,利用多体动力学软件,建立了插齿机主传动系统虚拟样机模型,设计了9种试验组合方案,并对这些方案进行了仿真分析.利用极差分析法和方差分析法对仿真结果进行了分析,优选出静压支承所受载荷最小的组合方案.

基于微信公众平台的液压传动与控制课程教学辅助系统设计

通过对液压传动与控制课程教学现状的分析和研究,发现该课程存在学生学习效率不高、学习兴趣不强等问题。提出基于微信公众平台和采用系统模块化建模思想,开发具有在线发布课程学习资料、分组讨论和考核等功能的液压传动与控制课程教学辅助系统,该系统对于改善和提高教学质量具有十分重要的意义。

铝合金热成形温度场解析与实验研究

在铝合金热成形过程中实时采集了温度数据,得到铝合金坯料在加热、空冷和成形过程中的温度变化规律。结果表明:在炉温恒定时,铝合金坯料在炉内加热达到500 s后,坯料温度趋于稳定。在成形阶段,坯料出现2次快速降温过程。第一次是由于坯料与模具单面接触导致坯料快速降温,在坯料中部温度传导至接触处后,该处温度又升高;第二次是在模具合模后,坯料快速冷却至模温。因此,在铝合金热冲压成形工艺优化和模具结构设计方面均需考虑铝合金的热传导问题,以避免铝合金坯料与冷模具的大面积接触,造成铝合金坯料冷却速度差异,进而导致成形性能不佳等问题。

洗涤预处理对玉米秸秆在二氧化碳气氛下水热转化的影响

为实现生物质水热高值转化,阐明洗涤预处理对生物质在二氧化碳气氛下水热转化的影响,该研究利用不同溶剂(去离子水、乙酸以及盐酸)对玉米秆进行了洗涤预处理,并在二氧化碳气氛下对处理前后的样品进行了水热试验(水热条件:3.7 MPa、270℃)。研究表明:洗涤预处理可以有效脱除生物质中的无机质元素,从而可以提升二氧化碳在水热液相中的溶解度,最终促进了半纤维素及纤维素在水热过程中的水解并同时抑制了其水解产物的进一步裂解。在各洗涤溶剂中,乙酸不仅可以很好地实现无机质的脱除,而且可以较好地保留生物质中的有机组分,因此,乙酸洗涤后的水热生物油显现出了对纤维素及半纤维素水解产物最佳的富集效果,生物油中以纤维素及半纤维素水解产物(糠醛及5-羟甲基糠醛)为代表的醛类物质的质量分数由玉米秆原样中的14.31%上升至了乙酸洗玉米秆中的39.45%。该研究对深入揭示二氧化碳气氛下的生物质水热转化机理具有重要意义。

温度梯度对生物质气流床气化产物的影响

气化温度是影响生物质气化性能的重要参数,而工业气化炉内温度分布不均匀,阻碍了生物质高效气化的发展进程。为了预防或减少温度分布不均所造成的不良影响,提高生物质气化性能,通过实验方法研究了炉内温度梯度(axial temperature gradient,ATG)对生物质气化三相产物的影响。实验设定落下床的上段炉温为1300℃不变,下段炉温范围为900℃~1300℃以模拟工业气化炉火焰区存在的轴向温度梯度,以碳转化率和冷煤气效率为评价指标,对松木屑的气化特性进行了实验分析。结果表明:在ATG为100℃~300℃范围内,合成气中有效气体(CO+H_(2))产率、碳转化率和冷煤气效率随着ATG的增大而逐渐减小。半焦产率均低于0.2%,表明松木屑在上段炉(450 mm)1300℃高温区域内几乎实现了半焦的完全气化。碳烟为生物质高温气流床气化的主要含碳固体产物,其产率为半焦产率的3~6倍,且难以被完全清除。当上下两段的ATG高于300℃时,气相均相重整和气-固非均相反应在下段低温区几乎停滞,产物产率、碳转化率和冷煤气效率几乎保持不变,同时有少量焦油生成,占比约0.01%。

船舶低速柴油机推进轴系扭转振动研究

采用集总参数法建立10 000 DWT油船低速柴油机推进轴系扭转振动模型,将模型分为直链式扭转振动模型和带分支式扭转振动模型,建立单质量点的扭转振动数学方程和Simulink仿真模型,提出采用系统矩阵法和Simulink软件仿真方法分别对该轴系的频域振动特性和时域振动特性进行研究。同时,通过对实船轴系进行扭转振动测试,验证该船舶推进轴系扭转振动数学模型和理论分析方法的正确性,对降低船舶轴系振动和提高船舶安全性具有一定的理论指导意义。

基于Kriging代理模型的造斜率预测方法研究

造斜率受导向工具结构、类型、钻井参数、井眼轨迹、地层和钻头等因素的影响,构成了一个多变量影响的非线性耦合体系。造斜率预测呈现一定的模糊性、随机性和非线性特点,难以用显性的定量关系式来精确刻画造斜率与其影响因素之间的函数关系。从回归分析预测法的角度,提出一种采用Kriging代理模型构建预测功能函数,进行造斜率预测的新方法。该方法基于空间插值理论,以造斜率预测值为输出目标。首先选取造斜率主要影响因素作为输入参数,确定训练样本和测试样本;然后,计算Kriging模型中的最优超参数,并构建该预测模型。最后,以测试样本为基准,计算模型预测性能指标,完成对Kriging代理模型的造斜率预测性能评价。通过现场案例研究表明,与常见的多元回归模型和径向基函数模型(radial basis function,RBF)相比,基于Kriging代理模型的造斜率预测方法在均方根误差(root-mean-square error,RMSE)、最大绝对误差(maximum absolute error,MAE)和平均绝对误差(average absolute error,AAE)3个常见的定量指标上表现了更佳的预测性能。预测结果更稳健,计算量更小,对造斜率的预测精度较高,能克服几何法预测精度不高或力学法计算量大等缺点。在工程应用中能节约计算成本和提高预测效率,便于推广应用。

超声A扫描信号建模及其缺陷识别方法研究

针对超声检测中A扫描信号依靠经验评定结构缺陷、识别缺陷类型困难等问题,提出一种A扫描信号建模方法,计算出缺陷A扫描信号。该方法基于超声检测系统建立A扫描信号数学模型,应用多元高斯声束法计算模型中缺陷表面超声波传播质点速度,运用基尔霍夫近似理论描述模型中缺陷散射振幅,从而获得缺陷超声A扫描信号。应用CSII-1/20标准试块平底孔(缺陷)超声A扫描表明:该方法计算获得试块平底孔5#(缺陷)A扫描信号与试验测量结果在缺陷位置和幅度基本吻合,是识别结构孔洞类缺陷的一种有效方法。

稻壳与煤混合燃烧特性试验

采用非等温热重法对稻壳、煤及其混合燃料进行燃烧试验,使用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)2种方法分析了样品的燃烧反应动力学参数,分析了掺混比、升温速率对燃烧特性参数的影响,探讨了燃烧过程中混合燃料成分间的协同效应。结果表明:混合燃料的点火温度与纯煤相比有明显降低,燃烧特性有明显改善,随着稻壳掺混比由10%升至70%,燃尽温度从730℃降低至650℃,燃尽程度也逐渐变大,失质量从86.1%增至91.5%,综合燃烧特性指数从2.153×10-8增加到1.183×10-7;随着升温速率的增加,混合燃料的燃尽温度和综合燃烧指数均会增大,但点火温度和燃尽程度几乎不变;稻壳与煤混合燃烧时组分间会发生协同作用,且随着稻壳掺混比的增加,协同效应参数逐渐增大,协同效应越来越明显;FWO和KAS法得到的煤的活化能分别为37.66和31.00 kJ/mol,稻壳的活化能分别为20.96和16.30 kJ/mol;混合燃烧过程中,活化能随着温度和转化比而改变,随着稻壳掺混比的增加呈现出先增大后减小的趋势。

井眼轨迹控制工具主轴载荷与造斜能力关系研究

井眼轨迹控制工具是随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井工具.在复杂工况下,主轴承受钻压、扭矩和偏置机构作用力等,十分复杂.在课题组前期研究的基础上,对样机主轴的力学行为开展了进一步的研究,在建立主轴静力学模型的基础上,分析了工具外壳刚度、偏置机构安装位置等因素对主轴力学行为与造斜能力的影响规律.研究发现,主轴下端偏转角、偏心机构作用力和最大截面弯矩会随着偏心位移增加呈线性增加;随着外壳刚度的增加和偏置机构安装的位置与上支撑轴承之间距离的增加,工具造斜能力也会增强;通过分析偏置机构安装位置和外壳刚度对主轴力学行为的影响规律发现,随着外壳刚度的增大和偏置机构安装位置与上支撑轴承之间距离的增大,主轴最大截面弯矩也会增大.最后,给出了最佳的外壳刚度与偏置机构安装位置建议.

井眼轨迹控制工具导向运动控制研究

基于井眼轨迹控制工具的结构特点,建立导向机构的数学模型,分析了导向过程中偏置机构合位移的形成及其分解方法。考虑了工具外套变形对主轴偏置运动的影响,以及不旋转外套发生微小转动的情况,推导出调整主轴到目标点的控制方程。根据内外偏心环初始位置及目标点坐标选择最优路径,从而使调整时间最短。利用井眼轨迹控制工具试验装置的试验数据得出仿真曲线,验证了推导方程的正确性。

基于包络Hlder指数的AE信号初至时刻精确拾取

声发射(AE)信号初至时刻精确拾取是声发射源定位中的关键问题,该文探讨基于连续小波变换的Hlder指数方法拾取AE信号初至时刻,为突出信号初至时刻的奇异性特征,提出对信号包络估计的包络Hlder指数方法。通过对模拟AE信号和金属裂纹AE信号应用结果表明:包络Hlder指数可以精确提取AE信号的初至时刻,误差小于2μs,能为AE源定位提供一种有效手段。

数控插齿机床身三维拓扑优化研究

以数控插齿机床身的整体柔度最小为优化目标,以三维有限单元的相对密度为设计变量,构建了基于固体各向同性材料插值方法的三维结构拓扑优化数学模型,并采用优化准则法进行设计变量的迭代更新,通过在载荷作用下床身结构的拓扑优化设计,得到了床身材料在设计域内的最优分布.根据最优分布重构床身几何模型,通过比较原结构模型和重构结构模型的静力学分析结果,验证了文中方法的正确性和有效性.

单片机定时器T2在T法测速中的应用

针对采用T法测速时存在的两个转速脉冲之间时间间隔测量不便的问题,采用AT89C52单片机的定时器T2进行测量。阐述了定时器T2工作原理,介绍了利用定时器T2实现T法测速的具体实现方式,采用C语言编程,可应用于低速重载设备转速测量系统中。

液浸法超声检测的探头选择方法研究

针对使用液浸法超声检测时无行业标准指导其探头参数选择的问题,提出一种基于近场区长度的探头选择方法。该方法运用多元高斯模型计算介质中的声压分布,确定探头近场区长度,然后通过近场区与检测对象位置关系选择最佳探头参数。缺陷回波仿真实验结果表明:该探头选择方法是有效的,有助于提高液浸法超声检测的准确度。