环境友好型矿山机械内涵及其研究现状

能源和环境是全世界共同面临的两大问题,环境友好型矿山机械的研究与开发是矿山可持续发展与绿色矿山建设的基本要求,也是当今矿山机械领域理论与试验研究的重点.以矿山液压机械为例,阐述了环境友好型矿山机械的基本内涵和环境友好型矿山机械相关研究内容及其研究状态、进展和发展前景.

基于改进人工鱼群算法的机械故障聚类诊断方法

发展新的理论或方法快速准确地实现机械故障信号的聚类诊断是众多学者研究热点。由于人工鱼群优化算法具有结构简单,良好的并行性、快速性等特点,把人工鱼群优化算法引入机械故障诊断中。基于人工鱼群算法的基本原理提出了一种改进的人工鱼群追尾聚类算法,定义了相似度因子和聚类判别因子,建立了模拟人工鱼群追尾行为的机械故障聚类诊断模型,并将之应用于机械故障特征信息的聚类分析。实例分析表明了该方法的有效性。

面向维护的矿山机电系统服役年龄动态仿真与近似建模

基于机械系统中零件的失效时间分布密度函数,建立了面向维护的矿山机电系统服役年龄模型,探讨了零件失效时间分布参数对系统服役年龄的影响规律,给出了系统服役年龄近似数学模型.理论分析与仿真结果表明:系统服役年龄变化是一个从振荡趋于稳定的过程,可以用二阶系统的时间响应函数来描述;系统服役年龄的变化周期近似于零件服役寿命的均值,稳定值近似于振幅的平均值;对于给定的维护周期和偏差,根据近似数学模型可以方便地计算出系统服役年龄的稳定值、振荡时间和振荡次数等特征值.

面向维修的机械系统可靠度预测与仿真研究

机电产品在服役期间因零件失效而产生故障,重组维修破坏了原有的系统可靠性模型,因而需要对设备可靠性问题重新进行研究和评价。基于机电系统中零件的失效时间分布密度函数,研究了在重组维护过程中机电系统服役期间零件年龄结构的分布规律,发展了机电系统可靠性数学模型。通过仿真研究,探讨了系统服役期间年龄结构、可靠度和失效率的发展规律,定量地研究了失效时间分布密度函数的参数对系统可靠度的影响。这对于评估机械系统的可靠性和全生命周期的失效率,制定合理的维修策略具有重要意义。

基于安全系统工程设计方法的超高速铣床机械安全设计研究

阐述了机械产品安全系统工程设计方法的基本技术原则和主要内容,研究了机械产品安全系统工程设计方法在超高速铣床机械安全设计中的应用。

一种细菌觅食算法的改进及其应用

针对原有细菌觅食算法收敛速度慢、计算量大的问题,首先通过改进细菌种群大小、细菌运动步长、引进迭代终止条件改进原有细菌觅食算法,然后将其应用到支持向量机的参数优化上。实验以Iris标准测试数据集为依托,以高斯核支持向量机中核参数γ和惩罚因子C为优化对象,分析了遗传算法、粒子群算法、原有的和改进后的细菌觅食算法的寻优性能,验证了将改进后的细菌觅食算法应用到支持向量机参数选择上具有优越性。

基于细菌觅食优化决策的齿轮箱故障诊断

在利用SVM对齿轮箱进行故障诊断决策时,SVM模型参数(核参数及惩罚因子)对齿轮箱故障的诊断结果影响很大,而最优参数难以获取,针对这一问题,提出一种基于自适应细菌觅食算法(BFA)的SVM参数快速选取方法。以齿轮箱故障诊断过程为实验对象,对比分析网格搜索法、遗传算法、粒子群算法与细菌觅食算法对SVM径向基核函数参数δ及惩罚因子C的优化性能。研究结果表明:细菌觅食算法能够更加快速地选取到最优参数;采用细菌觅食算法优化SVM参数可以进一步提高齿轮箱故障诊断的精度。

小波包在声发射信号特征提取中的应用

在分析典型声发射(AE)信号特征的基础上,根据机械故障或损伤引发的AE信号的特征提取原理,首次提出AE信号的小波包特征提取分析法。该方法利用小波包将信号按任意时频分辨率分解到不同频段的特点,可从AE信号中提取和重构出所需的特定时频段(点)上的特征信号,解决了不能从噪声大、频带宽和数据量大的实测AE信号中有效提取特征信号的难题。介绍了该方法的具体算法,并通过仿真研究了该方法在强噪声背景下提取特征信号的能力;将其用于声发射检测的滚动轴承损伤类型及部件的识别,诊断结果十分清晰、可靠和精确。仿真和实验研究均表明了AE信号的小波包特征提取分析法能有效应用于基于声发射技术的状态监测和故障诊断。

基于基座多传感核主元分析的故障诊断

传统振动测试中传感器一般安装在靠近振源位置,此类方式采集的振动信号的故障特征相对明显,但实际应用中常存在传感器安装不便的矛盾。本文提出基于基座的故障诊断方法,以多个传感器采集的基座上的微弱故障特征信号为原始信号,通过核主元分析(kernel principal component analysis,KPCA)进行信息融合,利用支持向量机(support vector machine,SVM)进行模式识别。文章还探析了核参数选取对KPCA性能的影响,最后实例验证了基于基座故障诊断方法的可行性。

环境友好型全水压冲击凿岩机动力学建模与数值仿真

介绍了以普通水作为传动、支撑推进、排屑和润滑介质的环境友好型全水压凿岩机;建立了以弹性杆、弹簧为基本单元的冲击凿岩机波动力学模型;对YST-25全水压凿岩机进行了动态数值仿真与分析。研究结果表明:活塞最大压应力为102 MPa,最大拉应力为28 MPa,满足了强度设计要求;钎杆中的应力比活塞的大;尽量减小活塞的截面积变化有利于延长活塞寿命;为了保证凿岩速度和能量传递效率,YST-25凿岩机宜于在中硬到硬岩中钻进。这为环境友好型全水压冲击凿岩机的改进设计和效能评估提供了依据。

团聚性对超细振动磨机粉碎影响的试验分析

针对超细振动磨机破碎过程中的细颗粒聚团问题,在对磨筒内离散体运动方式进行描述的基础上,建立了物理模型。通过对破碎产品外观显微形貌的观察和分析,认为超细振动磨机的破碎产品虽然存在团聚性,但是由于惯性力、剪切力的作用,磨筒空间内的细颗粒产品的聚团机理将发生变化。合理控制磨机磨筒的振幅和频率有助于减少产品的聚团。

锅炉汽包水位串级三冲量控制系统设计与应用

针对锅炉汽包水位存在"虚假水位"的问题,设计了基于锅炉汽包水位串级三冲量给水的控制系统。该系统结合PLC技术和变频器技术在电厂启动锅炉系统中得以应用,结果表明串级三冲量加前馈给水控制系统可以及时消除负荷(蒸汽量)变化和给水流量波动的干扰,较好地克服了虚假水位现象,能够使汽包水位快速达到稳定运行要求,从而对锅炉汽包水位实现了实时的最优控制。

基于非等距BFA-GM(1,1)模型的尾翼疲劳寿命预测

针对非等距GM(1,1)模型中背景值系数α对模型的预测能力影响很大而最优值难以确定的问题,将细菌觅食算法与GM(1,1)模型相结合,提出了BFA-GM(1,1)优化模型.以飞机尾翼疲劳寿命预测为实例,分析比较了BFA-GM(1,1)模型、PSO-GM(1,1)模型和GA-GM(1,1)模型的性能.从试验的结果来看,本文提出的BFA-GM(1,1)模型消耗的时间少于其他2种模型消耗的时间,而平均预测误差低于其他2种模型的平均预测误差,这说明本文提出的BFA-GM(1,1)模型能够更快速、更准确地找到最优的背景值系数α,从而提高了'小样本''贫信息'条件下的飞机尾翼疲劳寿命预测的精度.

三相异步电机切换过程的动态分析与系统仿真

根据感应电动机的定子电压方程和相量图,对大功率电机动态切换过程存在的问题进行了理论分析,然后建立Matlab数学模型,采用变频器输出电压和工频电压不同的初始相位之差对切换过程进行系统仿真,结果表明初始相位相差越小,电流冲击越小,电机越容易进入稳定状态。因此大功率电机切换过程最有效方式是在切换的瞬时,变频器输出电压和工频电压相位尽量保持一致,这样有效地论证了电机同步切换时转换电流小,电机无冲击的理论分析。

小波尺度谱在AE信号特征提取中的应用

通过分析典型声发射信号及其特征提取,将小波尺度谱引入到声发射故障诊断领域,首次提出了声发射信号的小波尺度谱分析法。给出了小波基函数及其参数的选取,克服了声发射信号小波尺度谱的时、频分辨率不能同时达到最好的缺陷。将小波尺度谱用于声发射检测的滚动轴承损伤类型及部件的识别,诊断结果十分直观、清晰、准确。仿真分析和实验研究均表明小波尺度谱能有效应用于基于声发射技术的状态监测与故障诊断。

显微组织对近α钛合金BT-20疲劳裂纹扩展的影响

通过显微镜及电子背散射衍射试验对近α钛合金BT-20的篮网、双态和魏氏组织微观结构及晶粒尺寸进行测定,并采用拉伸与疲劳裂纹扩展试验进行力学性能以及裂纹扩展研究,讨论微观组织对裂纹扩展速率、路径和断口形貌的影响.结果表明,双态组织的强度和延伸率最好,魏氏组织最差;双态组织的断口为解理断裂,裂纹碰到大尺寸初生α晶粒时发生穿晶失效,形态呈直线状,从而具有较高的扩展速率;篮网和魏氏组织的断口形式为沿相界断裂,裂纹扩展路径在通过α晶粒集束边界时改变方向,路径呈曲线状,扩展速率相对较低,从而具有较好的耐裂纹性能.

大型回转窑支承滚圈的有限元动力特性分析

滚圈是回转窑最重要的支承部件,运转中弯曲应力造成的疲劳开裂是其主要失效形式。回转窑运行中由于自身因素及外界的冲击突变载荷导致运行轴线动态变化而给滚圈带来动应力,从而加速其疲劳破坏。文章分析了滚圈动载荷分布情况,采用有限元法对支承滚圈进行模态分析,得到支承滚圈的模态特性及其动态危险部位;进行突变阶跃载荷下的瞬态动力响应分析,得到位移应力响应规律,并分析动应力对部件疲劳强度的影响。所做结论是回转窑结构静力分析的补充和发展,为设备的动态健康维护和结构强度分析奠定了基础。

基于T型滤波器的并网矩阵变换器稳定性分析

针对风力发电并网矩阵变换器PWM信号开关频率较低、输出电流中谐波含量较大的状况,在并网变换器网侧采用T型滤波器取代典型的电感滤波器以抑制谐波电流.构建了基于T型滤波器的三相并网矩阵变换器系统模型,分析了其稳定性,阐述了基于并网输出电流和滤波器电容电流的双闭环控制策略,并通过仿真对其有效性和可行性进行了验证.结果表明:采用该控制策略实现了系统的稳定运行,且输出电流正弦性好,谐波含量小.

基于改进小波包系数熵的保持架损伤程度识别

针对损伤保持架振动信号的无冲击特性、非平稳性和故障特征难以提取的问题,提出了基于改进小波包系数熵的损伤程度识别方法。用小波包分解保持架损伤信号获得小波包系数并求小波包系数熵,将小波包系数熵作为特征向量输入支持向量机(SVM)的来识别保持架损伤程度。为提高小波包系数熵的特征敏感性,对小波包系数矩阵元素值和小波包系数概率分布的区间进行修改。最后对正常轴承、保持架点蚀、保持架裂纹和保持架断裂的振动信号进行实验分析,实验结果表明:修改后的小波包系数和区间能有效避免小波包系数概率分布集中;当等分区间数相同且小于170时,与小波包系数熵与SVM结合的方法相比,该方法对保持架损伤程度的识别率更高。

Gabor变换在声发射信号特征提取中的应用

机械故障或损伤引发的声发射(AE)信号由高频突发脉冲信号和长周期准平稳噪声信号组成,Gabor变换特有的时频局域化特性适于描述其时频特征.通过分析典型AE信号及其特征提取,将Gabor变换引入到声发射故障诊断领域,并提出了AE信号的Gaber变换分析法.通过理论分析和仿真,比较了Gabor变换和Wigner-Ville分布(WVD)提取AE信号特征的效果.研究了Gabor变换在强噪声背景下的抑噪能力,并给出了AE信号Gabor变换窗长的选取方法,从而有效克服了Gabor变换只用一个固定窗分析多尺度信号的缺陷.将Gabor变换用于声发射检测的滚动轴承损伤类型及部件的识别,诊断结果十分直观、清晰、准确.仿真分析和实验研究均表明了Gabor变换能有效提取AE信号的特征,为AE信号的波形分析开辟了一条有效的途径.