摘要：为了分析水射流构造自由面情况下的滚刀切割破岩特性,本文采用有限元模拟分析方法,建立自由面工况下滚刀破岩模型,模拟不同切宽下滚刀切割岩石动态过程,得到水射流构造自由面工况下滚刀破岩载荷、破岩状态等变化规律,并利用线性切割实验进行验证。研究结果表明:水射流构造自由面后滚刀切割过程中,岩石会产生表面和内部拉伸裂纹,且当切宽小于临界值50 mm时,滚刀临近自由面侧的拉伸裂纹可以延伸到自由面,促进岩石破碎;水射流构造自由面情况下的滚刀破岩垂直载荷最大,侧向载荷最小,且合适的切宽可以显著改善滚刀受载;当滚刀能有效利用水射流构造的自由面破岩时,其破岩比能耗远低于无自由面效应下的滚刀破岩比能耗,前者仅约为后者的30%,破岩效率得到显著提高。研究结果可为水射流辅助滚刀破岩参数设计提供依据。

摘要：液压驱动的重型机械臂被广泛应用于工程机械和矿山机械,对其进行自动控制在行业内具有迫切的需求。然而,液压系统的强参数不确定性和难以建模的动态等因素的影响,给其自动控制带来了一定的挑战。文中以某锚杆钻车为例,研究了一类重型液压机械臂驱动液压缸的位置跟踪控制问题,提出了一种模型前馈补偿自抗扰控制器。为解决重载下变负荷、死区、参数不确定以及摩擦等非线性因素带来的控制难题,采取模型前馈与自抗扰反馈相结合的控制方法,将重型液压机械臂的机构动力学模型和比例阀控液压缸模型相结合,建立了系统的机理模型,然后基于系统的机理模型,构建了控制器的前馈补偿部分;设计了扩张状态观测器对系统的未建模因素进行实时观测,再加上基于状态误差的反馈调整构成了自抗扰控制器。最后在实际的重型液压机械臂上进行了实验研究,结果表明:基于模型前馈补偿的自抗扰控制器相比于PID控制器,具有更小的滞后和跟踪误差,整体跟踪精度比PID控制器提升了63.5%,说明所设计的控制器可以很好地克服液压系统的非线性因素的不利影响,比PID控制器具有更高的鲁棒性,因此所设计的控制方法更适用于此类重型液压机械臂的位置跟踪控制。

摘要：在全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀破岩过程中,强冲击载荷下产生的切削应力通过刀座系统传递至刀盘,引起刀座系统剧烈振动,造成螺栓松动断裂甚至滚刀掉落等严重的工程问题。为此,通过开展破岩实验来研究TBM滚刀刀座系统的振动特性。利用多功能刀具切削性能测试实验台开展TBM滚刀切削红砂岩和花岗岩的实验,并采集滚刀破岩过程中的三向载荷和刀轴振动加速度数据。通过对比分析红砂岩和花岗岩地层下滚刀破岩的载荷—时间历程曲线,得到破岩过程中滚刀刀座系统载荷的动态变化特性,以及不同地层下滚刀刀轴的振动响应特性。研究结果可为TBM滚刀刀座系统的减振设计提供理论依据。

摘要：针对犁刀混合机工作介质为粉末物料时动轴密封失效问题,根据动轴密封试验结果及动轴密封原理展开失效原因分析。结果表明,密封气体出口压力大于工作介质压力、密封气体出口压力沿圆周方向均匀性、气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向均匀性等3个条件,是保证犁刀混合机动轴密封性能的关键。在此基础上,再采用理论计算及有限元仿真相结合的方法对动轴密封失效原因展开进一步分析,根据分析结果分别从动轴密封设计、制造角度提出了犁刀混合机动轴密封失效的解决方法;最后通过试验验证了解决方法的正确性。试验结果表明,在动轴密封密封气体出口压力、配气环等设计符合要求的情况下,气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向的偏心量为0.1 mm时,其连续密封时间分别是偏心量为0.3,0.6 mm时的3倍、13倍,即通过降低气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向的偏心量,对提高动轴密封装置的密封性能有显著效果。研究成果对犁刀混合机动轴密封设计及应用具有一定指导意义。

摘要：针对电机磁瓦图像对比度低,噪声严重,存在亮条纹干扰,表面缺陷检测困难的问题,提出一种具有亮区抑制功能的各向异性扩散模型。首先设计出亮区特征描述算子用来区分缺陷和干扰,再构造出新的扩散系数函数。实验结果表明,相比同类算法,该模型在背景平滑、边缘检测、图像分割和缺陷识别上都有明显优势,对气孔和裂纹缺陷的检测准确率分别达到95%和89%。该研究有效增强磁瓦的低对比度图像,提高缺陷检测精度,具有较高的工程应用潜力。

摘要：过滤技术广泛应用于化工过程、燃油和液压领域。在液压系统中,过滤器也是重要的元件之一。与针对过滤的结构设计和滤芯选材研究相比,颗粒污染物迁移是影响过滤器性能的基础因素,需要加以重视。由于颗粒污染物的尺寸较小且数量巨大,在数值模拟中完全追踪每一个颗粒难度较大。因此,以某一液压过滤器为例,采用计算流体动力学-离散相(CFD-DPM)耦合的方法,对过滤过程中颗粒污染物的迁移规律进行初步探讨,尤其是流量和油温对颗粒迁移的影响。结果表明,入口油液速度对过滤的快慢影响较大,但对于过滤效率影响较小。相比之下,油液温度在0.3 s内对颗粒的瞬态阻拦影响较大,但对于稳态的影响也较小。

摘要：变幅平衡阀安装在汽车起重机变幅系统的液压回路中,起到负载保持和控制负载运动速度的作用。在分析某型起重机所用平衡阀的组成结构和功能原理的基础上,针对其主阀芯的复杂通流形式,采用一种节流槽和阀芯表面通流面积分开计算后整合的方法,得到主阀芯整体的开度-过流面积曲线。利用AMESim仿真软件建立平衡阀中单向阀和主阀芯的仿真模型。通过对比平衡阀流量压力特性的仿真与实验结果,表明采用此计算方式得到的开度-过流面积曲线可以准确地反映平衡阀工作时的性能特征。对影响平衡阀流量压力特性的关键因素进行了探究,为平衡阀的优化设计提供了模型支持和参考思路。

摘要：针对传统人工采摘葡萄效率低、人力成本高的问题,本文设计了一款基于双目视觉定位的智能葡萄采摘机。分析人工采摘葡萄过程中的托住葡萄、剪裁葡萄柄和收集葡萄一系列动作,设计了基于可沿环形运输臂运动的袋装装置和夹持装置的葡萄托住机构、末端执行器带剪子的六自由度机械臂葡萄剪裁机构和采用滚珠丝杠原理实现葡萄分装的葡萄收集机构。利用Solidworks建立了基于双面视觉定位的智能葡萄采摘机三维模型,系统仿真了采摘机的葡萄采摘、封装、运输功能,输出目标葡萄串的运动轨迹,可实现采摘、封装和运输为一体的自动化操作;驱动机构采用市面上成熟产品具备较大安全设计余量,基于ANSYS Workbench软件对主要受力部件进行了分析校核,对结构方案设计及材料选型进行了验证分析。结果表明,该设计方案可满足使用需求,具有较强的工程实施价值,可为其他类似自动化产品设计提供参考。

摘要：液压集成块是液压系统中的重要元件,其压力损失等流态特性对液压系统的性能有很大影响。在3D打印增材制造的技术背景下,针对液压集成块流道中的压力损失问题,对流道结构进行了流场分析。以流道的压力损失为评价指标,选取流道的3个关键结构参数,设计了L_(9)(3^(4))正交试验。利用Fluent软件对不同参数组合的流体域模型进行仿真,对正交试验结果进行极差分析,得到了流道结构参数的最佳组合。仿真结果表明:流道的截面形状对压力损失的影响最大,与常见的直角转弯结构相比,优化后的流道结构的压力损失降低了约0.357 MPa,最大温升下降了5 K,流动阻力减小。

摘要：碳纳米管作为一维纳米材料,具有优异的电学、热学、力学等性能,被广泛地用作复合材料的增强剂。根据碳纳米管杂化结构类型,综述了碳纳米管/颗粒材料、碳纳米管/纤维材料、碳纳米管/片层材料、碳纳米管/轻质泡沫材料等结构在电学性能和力学性能方面的研究进展,阐述了各种杂化结构的电学性能和力学性能增强机理,分析了各种杂化结构的优势,为碳纳米管杂化材料的构建和设计提供了依据。