摘要：针对行星滚柱丝杠结构参数匹配问题,提出一种基于乌鸦搜索算法的参数优化模型.考虑行星滚柱丝杠螺纹啮合点位置的影响,建立丝杠、滚柱以及螺母空间螺旋曲面方程,得到螺纹啮合点处位置与螺纹牙厚之间的关系.根据螺纹副和齿轮副啮合关系,确定内齿圈和滚柱端部轮齿设计参数.利用空间螺旋曲面方程,获得螺纹啮合点处的法向量,并推导行星滚柱丝杠各零件间的受力关系.以行星滚柱丝杠结构参数作为设计变量,以螺母外径、丝杠中径、滚柱长度等参数最小为优化目标,考虑行星滚柱丝杠结构约束和主要承力部件强度约束,利用乌鸦搜索算法作为优化算法,建立行星滚柱丝杠参数优化模型,从而实现优化变量最佳匹配.最后,针对三种负载,利用该优化模型得到三组行星滚柱丝杠结构参数,并将其优化结果与国外产品手册进行对比,从而验证了本文优化模型有效性.

摘要：针对实际选煤生产中,原煤自身干湿状况以及受潮湿、雨淋、喷淋、冲洗等影响,导致煤和矸石表面含水量不同,煤矸图像特征变化大的问题,通过试验法研究了不同外在水分下煤和矸石图像灰度和纹理特征参数的变化规律。设计试验方案并搭建图像采集系统,分别建立煤、矸石外在水分由饱和至干燥7种不同状态下的图像样本库。选取干燥状态下煤矸图像特征差异较大的9种特征参数,提取各参数在不同外在含水率下的值分析得出,含水率较低时,各特征参数变化相对稳定。随着含水率升高,煤、矸图像各特征参数均呈现较为明显的变化,且水分含量变化对矸石图像的影响大于煤。对试验得到的图像特征参数进行归一化处理,对比煤与矸石同一特征参数的偏差值受含水率变化规律,结果表明:灰度特征中煤与矸石方差的偏差值受含水率变化影响最大,在整个含水率变化区间,煤与矸石的偏差较大的参数是偏度;纹理特征中煤与矸石对比度和同质性的偏差值受含水率变化影响最大,在整个含水率变化区间,煤与矸石的偏差较大的参数是对比度和同质性。不同外在水分对煤矸图像特征参数影响规律的研究,可为工况条件下基于图像的煤矸准确识别提供基础数据和参考。

摘要：基于煤矿建井阶段的智能化发展需求,提出了“智能化建井,建智能矿井”的定义与科学内涵,阐述了智能化建井在煤矿智能化建设中的重要作用;分析了西部地区建井面临地质条件复杂、基础理论研究薄弱、智能化建井装备研发滞后及工程技术突破难等问题;构建了由感知层、传输层、边缘层、平台层和执行与应用层组成的智能化建井系统总体架构,研发了由斜井掘进控制、竖井钻进控制及综合保障系统构成的智能化建井协同控制系统;总结了煤矿智能化建井通过基础理论研究、工艺设计、智能装备研制、控制系统研发、现场工程示范的一体化研究思路,解决煤矿建井过程中全断面机械破岩效率低、掘进复杂地层难、地下水防治及井筒稳定性与支护困难的技术难题。通过延长石油集团可可盖煤矿的智能化建井工程实践,形成了斜井敞开式全断面智能掘进工法,实现了斜井掘进“探-掘-支-锚-运”一体化作业;形成了竖井“一钻完井”智能化钻井工法,实现了竖井钻进“井下无人施工”本质安全作业,打造了行业智能化建井的工程与技术示范,形成了煤矿智能化建井的“延长模式”。最后结合煤矿智能化发展趋势,提出煤炭行业建井应共同遵循的原则与目标、当前工作和发展方向,并号召全行业聚焦智能化建井技术领域,推动煤矿建设向安全高效绿色智能方向发展。

摘要：针对直线电机主动悬架输出力相对较小而影响减振性能的问题,设计了电磁混合主动悬架结构和多模式协调切换控制策略。首先,动态调整引力常数提升引力搜索算法的全局搜索能力和局部开发能力,解决了引力搜索算法易早熟收敛、陷入局部最优的问题;其次,根据不同控制目标设立相应的适应度函数,利用改进后的引力搜索算法优化对应目标函数下线性二次型最优(linear quadratic gaussian,简称LQG)控制的加权系数;最后,分析并确定了电磁混合主动悬架在不同车速下的电磁阀最优控制电流,设计电磁混合主动悬架的电流切换控制器,仿真分析悬架的减振性能,并开展台架试验。仿真与试验结果表明:相比LQG控制,多模式协调切换控制的悬架系统低速时簧载质量加速度均方根值减小31.09%,高速时轮胎动载荷均方根值减小32.20%,中速时簧载质量加速度均方根值和轮胎动载荷均方根值分别减小25.28%和23.56%;多模式协调切换控制策略能有效提升车辆的平顺性和操纵稳定性。

摘要：针对变电站系统后评估过程中的计算效率问题,提出基于邻接矩阵的可靠性评估流程用以分析变电站系统.邻接矩阵所建立的边权模型能够直观地反映系统单元和设备间的逻辑关系,拟Warshall算法通过对邻接矩阵元素的布尔运算高效求解连通性矩阵,从而以Quasi-Monte Carlo模拟方法计算出整个系统的功能状态.基于此评估流程研究了一个典型的6进线10出线220/110/10 kV变电站,计算其抗震可靠性并确定了抗震关键设备.案例分析结果表明,基于邻接矩阵的系统评估思路是可行的,220 kV的电压互感器、断路器、隔离开关及110 kV的隔离开关被评定为变电站系统中最关键的功能设备,提高它们的抗震性能可以显著提高整个变电站系统的抗震可靠性.

摘要：矿井水力压裂技术在坚硬顶板卸压和瓦斯高效抽采领域得到的广泛应用,但对于长钻孔水力压裂效果的检测评价一直缺乏较为理想的物探方法,传统探测方法存在成本高、效率低与探测距离短的不足。为实现坚硬顶板定向长钻孔水力压裂效果高效直观地检测这一目标,采用一种煤矿井下在压裂孔内施工的动源动接收瞬变电磁探测方法,探测装置天线是由收发间距固定的极小发射线圈和三分量接收探头组成,在钻孔内沿钻孔逐点移动进行三分量接收。为了弥补有缆装置探测距离的不足,采用孔外定时同步、孔内发射接收的探测装置,采用钻机推送的方式对神东某矿井2号压裂钻孔40~315 m段进行压裂前、压裂后分别探测。首先对垂直分量数据进行预处理,采用水平分量数据实现探头姿态变化影响校正,并提取纯异常场进行分析,最终实现充水裂缝三维成像技术。试验结果表明:纯异常场等值线图中有明显条带状低阻异常分布,综合分析压裂前、后视电阻率分布情况认为该条带状低阻异常即为压裂形成裂缝所致,异常走向即为裂缝延伸方向,异常延伸范围即为裂缝延伸范围。三分量瞬变电磁探测技术是矿井物探、钻探和水力压裂技术的有机结合与相互补充,对裂缝走向和延展范围进行有效圈定,能够有效应用于坚硬顶板定向长钻孔水力压裂效果评价。

摘要：为了兼顾成形效率与精度,提出多光束变光斑激光定向能量沉积技术。研发了多光束变光斑激光熔覆头,该熔覆头采用3个激光输出头设计,输出的激光束在焦点处汇聚,每束激光束具有不同直径。开发了变光斑控制模块,通过控制3个激光束的不同组合,实现小光斑与多光束组合大光斑的快速变换。基于能量守恒和质量守恒原理,分析了激光、粉末和基板的交互作用,建立了多光束变光斑激光定向能量沉积工艺分析模型。经过实验证实,该分析模型能够预测不同工艺参数下的熔覆单道尺寸与粉末利用率,可为该工艺的参数优化和工艺参数选定提供参考。多光束变光斑激光定向能量沉积工艺具有响应速度快、可靠性高、激光能量利用率高等优点,为变光斑激光定向能量沉积工艺提供新的方法和相应的理论基础。

摘要：研究目的:为确定路桥过渡段无砟轨道温度梯度荷载合理取值,以减少翘曲、开裂等病害的发生,延长无砟轨道的使用寿命,本文以沪杭高铁路桥过渡段无砟轨道为对象进行为期一年的温度梯度实测试验,分别对轨道板、支承层全年内温度梯度分布情况及概率分布进行数据统计分析。研究结论:(1)轨道板上部温度梯度变化范围明显大于整体温度梯度变化范围,因此在利用温度荷载进行轨道安全设计时,建议取轨道板上部温度梯度作为轨道板温度梯度荷载的取值;(2)轨道板出现负温度梯度的概率明显大于正温度梯度,全年有三分之二的时间分布在-30~0℃/m区间范围内;(3)支承层的温度梯度变化范围小于轨道板的温度梯度变化范围,主要集中在-4~4℃/m区间范围内;(4)轨道板和支承层的温度梯度概率分布均服从指数函数分布;(5)本研究结论可为路桥过渡段无砟轨道的设计、施工及养护维修提供理论支撑。

摘要：为了提升高速公路路堑边坡的景观效益及安全价值,提出考虑驾驶人安全与视觉特性的路堑边坡景观优化思路。首先结合驾驶人视觉特性,以行车视距、注意力集中点和最深视野为参数,对高速公路视觉敏感度进行分区研究,得到高、中、低3级视觉敏感区空间范围。其次对路堑边坡进行景观比重研究,结合净区设置规范,进行净区和景观比重数值模拟计算,得到坡率为1∶8~1∶0.75的路堑边坡在6组坡高下满足净区设计规范之后的景观坡面占据高视觉敏感区的景观比重值。最后结合模拟结果提出路堑边坡优化建议,使其在保障驾驶安全的基础上实现景观效益最大化。结果表明:车速为80 km·h^(-1)时,高视觉敏感区宽37 m、高10 m,中、低视觉敏感区均宽119 m、高82 m;路堑边坡坡高为0.75 m时,坡率为1∶8~1∶7的边坡景观比重可以超过50%,坡高大于3 m时,缓于1∶1.5的路堑边坡坡长占据高敏感区的景观比重接近定值71%;坡高一定时,路堑边坡坡率越缓,越容易满足净区宽度设置要求,可在增强交通安全属性的同时提升边坡景观展示效率。

摘要：为了解决电磁混合主动悬架在发生故障时导致的系统失稳现象,设计了一种多模式切换容错控制策略。分别建立了1/4车辆二自由度悬架模型、直线电机数学模型及电磁阀减振器多项式模型。采用未知输入观测器对悬架状态进行估计,以悬架系统簧载质量加速度为正常状态切换条件,以簧载质量加速度残差和稳定模块为故障状态切换条件,设计了一种多模式切换容错控制策略。仿真分析了多模式切换容错控制策略下悬架的动态性能,并开展台架试验。试验结果表明:在多模式切换容错控制下,簧载质量加速度均方根值相比故障状态降低31.35%;多模式切换容错控制策略可以实现悬架在正常状态与故障状态的模式切换,且悬架的动态性能得到改善。