摘要：针对小水线面双体船螺旋桨-轴系-船体耦合系统,利用耦合有限元方法建立了水体-螺旋桨-轴系和船体-水体子系统的耦合动力学模型,进行谐响应计算得到各个子系统轴承连接点处的导纳,把轴承作为弹性连接单元,通过频响综合得到整个系统的频域响应,再由边界元计算得到声场响应。该方法可考虑流固耦合螺旋桨的弹性、螺旋桨轴系与船体的耦合效应。结果表明螺旋桨激励下船体辐射声功率的特征峰值主要有轴系的一阶纵振和螺旋桨的第一、二阶同向振动湿模态,即辐射噪声谱的特征体现在轴系和螺旋桨。因此,针对螺旋桨激励下的桨-轴-船耦合系统部分的噪声,隐身设计的重要内容是螺旋桨和轴系参数的优化。该方法可对桨-轴-船体耦合系统中螺旋桨和轴系的参数分析提供高效的分析手段,从而为隐身优化设计提出明确的指导方向,具有重要工程意义。

摘要：装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停机率高、煤流分布不均且能耗大、跟踪性能差的问题,尤其长运距下链条张力波动大造成驱动电机电路涌动,已成为制约我国刮板输送机智能化发展的主要难题。根据刮板输送机面临的主要问题和发展需求,提出了刮板输送机多永磁电机串联“驱动-传动”输送新模式,并阐述了多永磁电机串联驱动刮板输送机这一研究领域涉及的关键技术研究现状,包括刮板输送机故障诊断与状态识别技术、多电机串联驱动“机-电”耦合动力学特性、多永磁电机同步控制技术、多智能体自适应协同控制,对于多驱动刮板输送机的设计研发具有一定的适应性和借鉴性;针对刮板输送机多永磁电机串联驱动系统研究面临的难题,将该系统分为4项关键科学技术:①多驱动刮板输送机新构型设计;②多驱动刮板输送机非线性机-电耦合动力学建模;③多驱动刮板输送机链条张力脉动与主动控制;④串联驱动刮板输送机主动容错与自适应协同控制;从结构设计与优化、整机运维控制实现刮板输送机多永磁电机串联驱动系统技术攻关,提高刮板输送机的智能化水平,促进煤机高端装备的水平和发展。

摘要：水下弹体连续发射时,会导致振动叠加问题,同时随着发射装置中剩余弹体数目减少和纵向减振器锁死,系统的质量、刚度发生突变,必需采用非线性方法进行冲击响应分析。将水下发射装置简化为多自由度非线性时变系统,根据牛顿第二定律建立了系统运动方程,其中系统质量、阻尼、刚度及外载荷矩阵均随时间变化,随后基于NewMark直接积分法求解了系统非线性冲击响应。最后给出数值算例,通过比较该方法和有限元建模得到的动力学响应,验证了该方法的准确性,并对系统冲击响应特性进行分析。在此基础上,提出了系统纵向减振器刚度、阻尼参数的优化方法,研究结果为发射装置减振器设计和参数优化提供高效分析手段,具有重要工程意义。

摘要：叶轮磨损是影响浮选机安全可靠运行的主要故障,造成设备有害振动增加且直接影响选矿质量。针对浮选机运行过程中,叶轮转动与矿浆流体表面产生的流体脉动激励力,诱发叶轮-轴系乃至浮选机的振动问题,但局限于流固耦合非定常流体激励建模困难且计算难度大、矿浆-浮选机耦合系统模态特性复杂等问题,考虑叶轮磨损引起流体激励力与结构模态耦合变化,研究了叶轮磨损对叶轮脉动激励力及相关特征信号的影响。采用有限元CFD方法构建了浮选机非定常流固耦合动力学模型,通过网格无关性和文献结果对比,证明了动力学模型的准确性;基于体积磨损量定义了磨损程度,分别在时域、频域研究了不同磨损程度的叶轮脉动激励力变化规律和频谱特征,得到了不同方向、不同磨损程度下叶轮脉动激励力的变化。研究结果表明,当叶轮由健康状态变为轻度磨损过程中,在一倍叶频处脉动激励力呈增大趋势,随着磨损程度的增加,叶轮脉动激励力逐渐减小且减小趋势逐渐增加;二倍叶频以及其他倍频下的脉动激励力均随着磨损程度增加而减小。研究成果对于了解叶轮振动变化机理以及叶轮磨损故障诊断识别具有理论指导作用。

摘要：为了研究超前液压支架群组与锚杆(索)耦合支护围岩的力学特性,采用中厚板理论对围岩力学特性进行描述,结合能量泛函对等效支架群组支撑力和锚杆(索)作用进行描述,建立超前液压支架群组-锚固耦合支护围岩力学模型,引入罚函数对模型边界条件进行约束,基于Hamilton原理变分获得系统控制方程。依据山西阳泉集团平舒公司温家庄煤矿15106工作面回采巷道超前支护参数,运用Ritz法对模型求解,获得锚固支护、等强支护、非等强支护三种策略下顶板变形量、弯矩、应力分布情况。通过对比3种支护策略下支护效果表明:超前液压支架群组耦合支护下顶板最大位移相对比锚固支护降低36.87%、弯矩降低35.85%、应力降低47.81%,耦合支护能够有效的维护顶板的稳定性;非等强耦合支护相对比等强耦合支护顶板最大位移降低10.29%、弯矩降低12.2%、应力降低29.53%,证明了非等强耦合支护策略对维护围岩稳定的有效性,进而提出超前液压支架群组-锚固耦合“连续渐变”非等强支护策略。采用辽宁省教育厅矿山沉陷灾害防治重点实验室设计的三维相似模拟实验台进行物理实验分析,验证“连续渐变”非等强耦合支护策略的有效性,并将实验结果与理论结果对比分析,等强支护位移最大误差7.2 mm,最大应力误差0.48 MPa,非等强耦合支护位移最大误差5.9 mm,应力最大误差0.19 MPa,考虑实验的复杂性认为误差在控制量范围内,验证所建立的超前液压支架群组-锚固耦合支护围岩力学模型的准确性和揭示耦合支护力学特性的有效性。最后,在温家庄煤矿15106工作面对“连续渐变”非等强支护策略进行现场应用实验,验证研究结果的有效性,研究结果为深部矿井围岩的安全稳定维护和智能化支护控制提供理论支撑。

摘要：针对薄煤层钻式采煤机截割能耗大、效率低的难题,研究了不同截割头结构对钻式采煤机截割性能的影响。采用离散元仿真分析的方法,建立了截割头结构仿真模型,以煤粒速度、截割阻力为评价指标,分析了导向内杆选型对2个评价指标的影响;以颗粒减少量、截割比能耗和截割阻力为评价指标,通过正交试验对比模型,分析了单个挡板截齿数量、挡板与外齿圈座落差、外齿圈截齿数量3个参数对3个评价指标的影响;研究发现当挡板与外齿圈座落差为240 mm、单个挡板截齿数量为3个、外齿圈截齿数量为18个时,有最佳截割性能。研究结果为新型钻式采煤机钻头设计及选型提供参考。