摘要：旋转式激振阀是高频高压电液激振系统的关键元件之一,其动态特性的好坏直接影响整个激振系统的工作性能。为了分析旋转式激振阀流-热-固多场耦合作用下的动态特性,首先基于Fluent仿真,通过滑移网格方法对旋转式激振阀的流场进行动态模拟,并实测旋转式激振阀流量对仿真结果进行验证,然后使用Ansys对旋转式激振阀进行流-热-固多场耦合仿真,探究进出口压差分别为ΔP=5 MPa、ΔP=10 MPa、ΔP=15 MPa和油液温度分别为20℃、40℃、60℃时旋转式激振阀的热特性与热变形规律。研究结果表明,旋转式激振阀内部流场和温度场分布不均匀,流体在接近阀芯阀体壁面处的温度较高,中心温度较低,旋转式激振阀出口处由于流体冲击产生局部高温,导致阀芯凹槽以及阀体出油口会有热变形,进出口压差ΔP=15 MPa时,热变形可达3.789 4μm;进油温度为60℃时,热变形可达7.701 7μm。因此选择合适的进出口压差和油液温度有利于旋转式激振阀的工作特性。该研究对于旋转式激振阀的结构设计和优化提供了理论数据。

摘要：考虑到目前煤矿井下重采轻掘,综掘设备自身结构设计的局限性,掘进技术落后等问题导致巷道掘进效率低下,采掘比失调,同时煤矿井下巷道综掘设备体积庞大,井下环境复杂,设备拆解组装困难,难以在实验室条件下对其进行关键零部件力学特性分析及其截割效率提升实验,对一种主动激振辅助截割的方法进行研究,该方法基于相似理论,建立比例为1∶3的相似模型实验台,首先对其进行模态实验,得到前6阶的固有频率以及各阶的模态振型,验证主动激振辅助截割实验台的可行性;对实验台分别进行有、无主动激振截割实验,测量在有、无主动激振的情况下截齿截割接触力及截割电流变化,实验结果表明,在相同时间阶段内,当存在主动激振时,接触力的增大初值时间相比无激振时早0.07 s,作用时间更长,接触力相比无激励时减小0.12 kN,有激励后截割电流平均值减小1.12 A。通过基于相似理论构建的实验台能够在有限的实验室条件下对掘进机截割臂进行主动激振力学实验,从而为选取最佳的激振辅助截割参数提供理论参考,同时也从引入激振的角度为掘进机截割机构节能高效的工作开拓了新思路和新方法。

摘要：掘进机时走时停的迈步式工作特点导致其难以实现定向掘进,这一直是国内外面临的技术难题。为实现煤矿巷道掘进机的位姿测量,提出一种基于组合方式的掘进机导航系统(即组合导航系统)。首先,以十字激光指向仪的激光束为识别特征,结合自主研制的激光接收标靶,组建光电传感器导航系统,并构建掘进机机身位姿解算模型;然后,通过递推最小二乘(recursive least square,RLS)算法将光电传感器导航系统和光纤惯性导航系统的测量数据融合,解算出掘进机机身的位姿;最后,根据掘进机机身位姿的测量结果,通过PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)实现掘进机的纠偏控制,以有效解决其定向掘进问题。以MB670型掘锚一体机为实验对象,通过现场实验对所设计的组合导航系统进行测量误差分析。结果表明:该组合导航系统可以有效实现煤矿巷道掘进机机身的位姿测量;掘进机机身的位置测量误差在±20 mm以内,姿态角测量误差在±0.15°以内,满足煤矿巷道施工精度要求。基于组合方式的掘进机导航系统具有精度高、可靠性好的优点,弥补了单一导航系统的测量缺陷,可为掘进机的定向掘进智能控制提供理论基础。

摘要：采煤机摇臂壳体是采煤机的重要部件及薄弱环节,其寿命直接影响采煤机的工作性能。为研究采煤机截割复杂煤层时滚筒所受载荷对其摇臂壳体寿命的影响,以MG325型采煤机截割兖州矿区杨村煤矿17层含夹矸煤壁为工程背景,通过虚拟样机技术和离散单元法-多柔体动力学(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics,DEM-MFBD)双向耦合技术,利用离散元仿真软件EDEM和多体系统动力学仿真软件RecurDyn,基于实际工况获得采煤机螺旋滚筒的外负载。在RecurDyn仿真平台中,建立采煤机摇臂三维实体模型并进行边界条件的设置及摇臂壳体的柔性化,通过软件本身的Durability疲劳耐久分析模块,计算摇臂壳体的疲劳寿命。利用专业绘图软件Origin绘制2个软件后处理的载荷曲线图,发现其走势较为一致,其后处理数据均值,标准差等相接近,证明两者耦合效果较好。结果表明:MG325型采煤机以滚筒转速83.5 r/min,截深600 mm,牵引速度5 m/min截割复杂煤层时,滚筒所受载荷具有较为强烈的载荷波动现象,由等效应力云图可得摇臂壳体的最大等效应力为230.51 MPa,且应力较大处集中位于壳体的各个齿轮轴孔处、凹槽处以及上下耳过渡处,经应力疲劳分析后得其最小寿命位于壳体的齿轮轴孔处,循环次数为8.3215×10~6次。本研究方法可为复杂条件下工矿装备大型结构件的优化设计提供参考。

摘要：电铲是露天采矿中广泛使用的一种大型机械挖掘设备。在挖掘过程中,铲齿与矿石长时间的直接冲击会造成铲齿过早的松动甚至断裂,从而导致电铲计划外的停机和生产力的损失。针对这个问题,提出了一种基于改进YOLOX的电铲铲齿断裂检测方法。该方法以YOLOX为基础,首先针对受光照不均匀等影响导致检测效果差的问题,在特征金字塔网络加入扩张卷积注意力机制增强目标在复杂背景中的显著度;其次使用CEIOU(corner efficient intersection over union)损失函数代替原网络损失函数优化网络的训练过程,进而提高目标的检测精度;最后考虑嵌入式设备本身的计算能力问题,利用模型压缩策略裁剪网络中冗余通道,减少模型体积并提高检测速度。在自主构建的4200张WK-10型电铲数据集上进行性能测试,实验结果表明:与YOLOX网络模型相比,改进后模型的平均检测精度达到了95.37%,提高了1.95%,检测速度为46.1 fps,提升了8.4 fps,模型体积为31.74 MB,减少到原来的32.9%。对比多种其他现存方法,所设计的目标检测算法有着精度高、体积小和速度快的优势。

摘要：目的 充分发掘微织构对于提高滑动轴承的承载性能和抗摩擦磨损性能的潜力。方法 选取某系列汽车发动机活塞连杆组件中的滑动轴承为原型,采用CFD方法对该轴承的承载性能和摩擦性能进行分析。综合运用正交试验和灰色关联分析理论,通过有限元仿真分析方法研究椭圆开口偏置类抛物线微织构结构参数对织构轴承承载力和摩擦因数的影响规律,对其进行多目标优化设计。在此基础上,基于响应面优化设计理论,运用有限元仿真分析方法研究微织构分布参数对织构轴承承载力和摩擦因数的影响规律,建立相应的数学模型并对其进行多目标优化设计。将具有最优参数微织构的滑动轴承的承载性能和摩擦因数与原型轴承进行对比。结果 微织构的最优参数为椭圆长、短半轴长分别为200μm和110μm,深度和对称轴的偏移量分别为60μm和30μm,起始角和包角分别为4.65°和116.75°,间距为2.79 mm。在滑动轴承表面加工椭圆偏置类抛物线微织构后,其承载力相较于原型滑动轴承增加了21.05%,摩擦因数降低了27.93%。结论 在滑动轴承表面加工出具有最优参数的椭圆偏置类抛物线微织构可以极大地提高滑动轴承的承载性能和摩擦性能。

摘要：自然灾害或意外事故发生后,往往需要借助机器人来深入灾难现场探明情况或提供援助。通过参考已经成功应用的轮腿式行星探测机器人结构,针对灾后现场特殊非结构化地形,设计了一种5轮4摆臂结构的新型搜救机器人。通过对关键部件进行参数设计及静力学分析,验证了静态特征的合理性;对越障过程进行数学建模,得出了影响机器人越障高度的因素;对其进行虚拟样机仿真,验证了动态特征的合理性以及数学建模的正确性。最后,通过搭建实验平台,验证了所设计机器人的越障能力。为今后类似的轮式机器人设计提供了理论基础,具有一定参考意义。

摘要：大吨位液压支架试验台加载试验中梁销轴节点端部孔壁区域峰值载荷过大,为改善销轴变形导致应力作用范围非连续性的状况,基于赫兹接触理论建立试验台销轴节点变形后峰值接触应力的数学理论模型,利用ANSYS软件对销轴节点模型仿真分析并与理论模型进行比对。结果表明:模拟结果与理论数据具有良好的一致性。结合实际工程现场应用,确定了降低销轴节点孔壁接触区域应力峰值的5个主要指标,即:轴孔缝隙、轴套管厚度、节点板厚、倒角长度、倒角角度,运用Minitab软件对3个评价指标:应力、切应力和应变建立主效应云图;根据模糊数学理论建立3个评价指标的隶属度函数,利用层次分析法(AHP)确定评价指标的权重向量,结合模糊综合评价和最大隶属度原则得到5个主要指标的最优解参数组合,并对该参数组合进行模拟。结果表明:优化后的销轴节点立柱峰值应力降比58.77%,耳板节点峰值应力降比12%。最优解参数组合在50 MN液压支架试验台的设计研发中得到了现场应用,验证了该优化参数的合理性,有效提升液压支架试验台加载试验时中梁销轴的使用寿命。进而证明:通过对销轴节点增设斜坡倒角,设置合理的初始间隙以及板材厚度,能够很大程度上减少销轴节点峰值载荷,并改善应力作用范围长度,为重型设备插拔定位销轴组件设计的实际工程应用提供了参考。

摘要：为提高液压支架的抗冲击性和稳定性,设计了一种额定流量、额定压力分别为50 L/min和45 MPa的一级直动阀与额定流量、额定压力分别为1000 L/min、50 MPa的二级差动阀相组合的新型双级安全阀。开发了基于蓄能器组的快速动载冲击试验系统,利用AMESim-Simulink联合仿真技术获得了快速动载冲击试验系统的压力动态响应特性和双级安全阀压力流量动态响应特性,研制了快速动载冲击试验台样机对双级安全阀进行了测试。结果表明,二级差动阀额定压力、额定流量分别约为49.2 MPa和992 L/min,开启时间小于3 ms,压力稳定时间在13~15 ms范围内,卸荷时间小于5 ms,验证了设计的双级安全阀具有卸荷速度快与抗冲击性能优良的特点及快速动载冲击试验方案的正确性。

摘要：为解决相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统关键参数的设计问题,设计了基于TRNSYS软件的相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统模型。利用GENOPT软件调用Hooke-Jeeves算法,以费用年值为优化函数,针对集热器面积、空气源热泵制热量、集热器倾角、集热器方位角、相变储能箱体积以及体积因子等关键参数进行优化分析,并以单位体积下相变储能箱蓄/放热量、集热器逐月平均效率及系统性能系数COP_(S)为优化前后评价指标。结果表明:集热器面积取187 m^(2)、空气源热泵制热量取40.5 kW、集热器倾角取44.1°、集热器方位角取-1°、相变储能箱体积取4 m^(3)、体积因子取0.1时得最小费用年值,费用年值同比降低21%;优化后单位体积下,相变储能箱年放热量提升了15.1%,年蓄热量提升了16.5%;以系统性能系数COP_(S)为评价指标,优化后系统整体性能受环境因素影响下降,系统更趋于稳定运行。