摘要：为改善矿山机械零部件在无油工况下的耐磨性能,以石墨作为碳源,采用粉末冶金技术设计制备FeNiC抗磨合金,并研究不同碳含量对Fe基抗磨合金显微组织和摩擦学性能的影响。实验结果表明:合金的物相主要包括α-Fe、γ-(Fe,Ni)、Fe 3C、FeNi 3和石墨相;材料的硬度随着石墨含量的增加呈先增大后减小的趋势,密度则逐渐下降;随着载荷和滑动速度的增大,试样的摩擦因数总体呈下降趋势,而磨损率显著增加。一部分石墨在烧结过程中与铁反应生成碳化物,对基体产生硬化作用;另一部分则以游离态的软质相石墨存在,在摩擦面形成连续的润滑膜,减少了摩擦副之间的直接接触。石墨的添加提高了FeNiC抗磨合金的摩擦学性能,在高载、高速条件下FeNiC的磨损机制主要为塑性变形、磨粒磨损和轻微的氧化磨损。

摘要：目的系统研究MoSi_(2)含量对Co基合金干摩擦磨损性能的影响,以开发摩擦学性能优异的CoCrNiW基复合材料。方法利用热压烧结技术,设计制备CoCrNiW-MoSi_(2)(质量分数分别为0%、3%、7%、11%)抗磨复合材料。采用往复式球–盘摩擦磨损试验机,研究不同载荷和滑动速度对复合材料干摩擦磨损性能的影响,进一步优化MoSi_(2)的含量。采用XRD、SEM、EDS等技术分析材料的物相组成、微观结构及磨损形貌。结果MoSi_(2)的添加有效提高了材料的硬度及致密度,MoSi_(2)质量分数为7%的试样,硬度为386HV。复合材料的物相包括γ–fcc、ε-hcp、MoSi_(2)、CrSi_(2)、Mo_(1.24)Ni_(0.76)、MoSi_(2.43)W_(0.211)相。摩擦系数随载荷和滑动速度的增加而减小,磨损率随载荷的增加而增大,随滑动速度的增加而减小。硅化物硬质颗粒起到了弥散强化作用,提高了磨损表面的承载能力。其中,添加7%和11%MoSi_(2)的试样,磨损率较低且接近,高载和高速下,磨损率较未添加试样分别下降约31.3%和25.5%。适当含量的MoSi_(2)具有一定的减摩性,添加7%MoSi_(2)的试样,摩擦系数始终最低,变化范围为0.24~0.53。结论CoCrNiW-7wt.%MoSi_(2)表现出了最佳的摩擦学性能,其磨损机理在高载条件下主要为磨粒磨损,在高速条件下主要为磨粒磨损和轻微氧化磨损。

摘要：将提升钢丝绳简化为具有分布质量的均匀变形弹性线,并将长度时变的平衡钢丝绳质量集中在两侧提升容器上,利用拉格朗日方程建立了落地式多绳摩擦提升系统5自由度数学模型,其方程为耦合、变系数和非线性的二阶常微分方程。以某矿落地式摩擦提升系统运行参数为例,对非线性微分方程进行求解,分析两种工况下各自由度的动态响应和最大张力值。对比分析刚体动力学和弹性动力学计算的张力和张力差,提出了基于弹性动力学的提升系统防滑校核和提升钢丝绳选型方法。并进行了现场测试,实测曲线和仿真曲线变化规律基本一致,验证了5自由度数学模型建立和求解方法是有效的。对多绳摩擦提升系统动态设计提供了理论参考。

摘要：首先建立了圆环链模型的空间方程,用Hertz理论计算了圆环链接触区域的最大应力及接触区域的压力分布;然后对链轮链环啮合过程的受力进行了分析,得出了链轮链环稳定啮合需要满足的条件,并计算了链轮链环啮合接触区域的最大应力。基于多体动力学仿真软件ADAMS建立了刮板链传动系统的样机模型,仿真分析了卡链工况下,平环与立环的连接合力及平环与链轮的啮合力,得出卡链工况下,圆环链间的连接合力和平环与链窝间的啮合力都会增大,且远远大于正常传输过程中的连接合力和啮合力;为了进一步分析圆环链间及链环与链轮在卡链工况下的动力特性,对刮板链传动系统进行了有限元分析,得出了卡链工况下,圆环链间速度、加速度、应力变化规律和链环与链轮间速度、加速度、应力变化规律,为刮板链传动系统的优化设计提供了关键参数。

摘要：针对单自由度转动柔性铰链设计方法不完善和转角不足的问题,基于自由度约束拓扑(FACT)理论,提出了杆、板约束下柔性铰链的设计思路,并以此为基础设计了一种大转角柔性铰链。基于约束空间、交点和交距的概念,依据约束所在位置的不同,对杆约束条件下的单自由度转动柔性铰链进行了分类,并提出了杆约束的添加思路,此思路可应用于杆约束条件下柔性铰链的设计;基于板约束和杆约束的相互关系,考虑板约束位置和变形形式对柔性铰链的不同影响,对板约束条件下的单自由度转动柔性铰链进行了分类,给出了板约束的添加思路,并且应用于弯曲相交柔性铰链和扭转不相交柔性铰链的设计。通过对这2种铰链的串联组合,得到了一种大转角单自由度转动柔性铰链。有限元仿真分析结果表明,当安全系数为12时,该柔性铰链的转角可达到±20°,径向平移刚度为43.20N/m。该柔性铰链具有较大的转角和平移刚度,经过对比分析,可知其转角优于现有柔性铰链。

摘要：煤泥颗粒黏度高是筛分过程中易糊筛的重要原因之一,通过改变传统直线振动筛的结构可以更好地避免糊筛。针对煤泥黏度大、易糊筛的特点,提出了可以防止糊筛的新型叠振筛,并设计动、静筛条交错排列、相对运动的叠振筛结构;对卡在筛缝中的颗粒与黏结成坨块的煤泥在叠振筛与普通直线振动筛上的筛分过程进行受力分析与对比,研究了叠振筛的防糊筛原理;建立了三维仿真模型,并运用离散元软件模拟煤泥颗粒在叠振筛上的筛分过程。为提高叠振筛的筛分效果,基于DEM并利用Hertz-Mindlin with JKR黏结模型分析了振动参数(筛面负倾角、振动方向角、振幅、振动频率)对煤泥筛分效率和筛下物分布比例的影响。研究结果表明:筛面倾角在-1°~-5°,筛分效率随着筛面负倾角的增大先提高后降低,当筛面倾角为-4°,筛分效率最高;振动方向角在35°~55°,筛分效率随振动方向角的增大逐渐增大,但55°的筛分效率较50°提升并不明显;振幅在1.5~3.5 mm,筛分效率随振幅的增大逐渐增大,3.5 mm的筛分效率较3 mm提升并不明显,但会较大幅度提高振动强度;振动频率在14~24 Hz,筛分效率随振动频率的增大先提高后降低,当22 Hz时筛分效率达到最大,22 Hz下的筛分效率较20 Hz提升并不明显,但会较大幅度提高振动强度;筛面负倾角、振动方向角、振幅、振动频率的提升都会使筛面上煤泥层变厚;大多数情况下筛下的细小煤泥颗粒分布比例随筛面方向逐渐减小;筛面负倾角和振动方向角的改变对筛分效率影响较小,振幅和振动频率的改变对筛分效率影响更大。

摘要：为了减小柔性铰链的转动刚度,依据串并联关系,设计了S形折叠式柔性铰链。使用伪刚体法和能量法,建立了S形柔性铰链的刚度模型。利用ANSYS建立了该柔性铰链的有限元模型,对铰链进行了刚度和应力分析,并将其与理论值进行了比较,得到刚度误差约为3%,验证了刚度模型的准确性。当转角达到最大值±35°时,安全系数为4,符合设计要求。

摘要：采用粉末冶金技术设计制备了质量分数4%TiC强化的FeCrB基抗磨复合材料,与GCr15钢球配副进行往复式干摩擦实验,系统研究滑动速度和载荷对复合材料的干摩擦磨损性能的影响。使用X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)等技术分析了复合材料的物相成分和微观形貌。实验结果表明:复合材料物相为α-Fe、FeCr、TiC、Cr_(2)B和Fe_(2)B相。TiC的加入显著提高了材料的硬度,密度略有下降。随着滑动速度和载荷的增大,摩擦因数总体下降而磨损率显著增加。TiC对铁基体的钉扎作用抑制了材料的剥落和变形,材料的抗磨性能显著提高。综合分析,TiC能有效提升FeCrB合金的干摩擦学性能,其磨损机制主要是剥层磨损和磨粒磨损。

摘要：捻距不均匀会造成钢丝绳提前报废,对捻距进行检测可以为其生产工艺的改进提供设计依据,提升钢丝绳的安全使用性能。针对传统捻距检测无法对运动中钢丝绳进行实时检测,机器视觉检测对外界光照和钢丝绳表面清洁度要求高等问题,提出用涡流法对钢丝绳捻距进行检测。为扩大细长钢丝绳结构表面磁场的覆盖面积,利用矩形线圈组成的差分电桥进行检测。对钢丝绳捻距双矩形差分电桥涡流检测进行有限元分析,差分电压实部变化曲线中相邻波峰或者波谷的间距为钢丝绳的股间隙,一个捻距扫描范围内出现的波峰和波谷数量与钢丝绳的股数相对应。矩形线圈上、下边电流元感应的涡流会在钢丝绳表面对消,对消效应越小,钢丝绳捻距检测灵敏度越高。为提取试验中的有用信号,利用集合经验模态分解对扫描信号进行后处理。当相关系数较大时,相邻波峰或波谷的间距为钢丝绳捻距。当相关系数较小时,一个捻距内的波峰或波谷数与有限元分析结果吻合。涡流法得到的捻距与理论捻距的最大相对误差为2.38%。

摘要：针对传统电铲提升系统存在传动效率低、能量损耗高、维护工作量大等问题,基于永磁外转子滚筒直接驱动提升装置,提出了一种电铲提升设计方案,并对永磁外转子提升系统的动力学特性进行了研究。首先,分析了电铲挖掘轨迹,建立了以时间为历程的挖掘轨迹函数表达式,确定了齿尖载荷、挖掘体积的计算方法,从而对挖掘过程中铲斗的受力进行了分析;然后,利用SolidWorks建立了电铲三维模型,将其导入SimulationX的CAD模块,建立了电铲多体动力学模型,并加载了外部载荷曲线以模拟铲斗挖掘过程中的受力情况;之后,将电铲多体动力学模型封装成MATLAB子系统,连接到Simulink的永磁外转子滚筒控制模块,采用了比例积分(PI)调节器和永磁同步电机(PMSM)矢量控制方法提高了滚筒的动态性能和抗扰动能力;最后,利用Simulink中的联合仿真模型对电铲挖掘过程进行了仿真分析,得到了提升力、推压力和电机功率等变化曲线。研究结果表明:与传统提升系统相比,永磁外转子滚筒提升系统节能降耗约27%,而电铲挖掘过程整体节能约18%,并在1∶30模拟样机试验台对提升推压力进行了对比验证。永磁外转子滚筒提升方案大大降低了挖掘能耗,为电铲绿色装备转型提供了参考。