基于ANSYS的一种螺旋焊管机座的强度分析

简单介绍了螺旋焊管机的组成,提出了一种螺旋焊管机座结构强度分析的计算方法,并且采用该方法对某款螺旋焊管机座进行了结构强度分析。     

大型直缝焊管三辊连续复合矫形工艺的辊形设计及过程仿真

现有的矫直、矫圆工艺均是分工独立完成的.为了在一个工序中同时完成矫直和矫圆工艺和解决大型直缝焊管成形后椭圆度和直线度的超标问题,提出一种新型的大型直缝焊管三辊连续复合矫形工艺.并以矫后管材的椭圆度、直线度和残余应力最小为设计目标,对该工艺进行过程仿真.结果表明,采用"五段式"的辊形设计并且辊轴各段的设计比例为1∶2∶4∶2∶1有更好的矫圆和矫直效果.此外,管材的椭圆度、直线度以及残余应力均与弹区比有关.当弹区比较小时,管壁截面出现失稳现象.对于同种材料,弹区比越小,管材的变形程度和矫后的残余应力越大.当弹区比分别为0.6和0.8时,均能获得良好的成形效果.矫形段辊形曲线的设计为双曲线的形式,所得到的管材直线度可以达到0.12％,椭圆度可以达到0.06％,满足大型直缝焊管的工业要求.该工艺可实现大型直缝焊管直线度和椭圆度的协同调控,从而缩短生产工艺流程,提高矫形效率.     

斜齿圆柱齿轮螺旋角激光精密测量方法的研究

提出一种基于激光位移传感器的非接触式斜齿圆柱齿轮螺旋角的测量方法与装置。根据最小二乘法将被测斜齿轮端截面上的采集点拟合成一段平滑曲线(齿廓),求出该曲线与分度圆的交点位置,依次进行若干个端截面的测量,得到同一个轮齿不同截面上齿廓与分度圆的若干个交点位置,再经直线拟合,利用坐标法计算出直线的斜率,可得到斜齿轮的螺旋角。基于激光位移传感器的齿轮测量方法可有效提升斜齿轮螺旋角测量的精度与效率,也适用于斜齿轮各项误差的精密测量。     

对螺旋焊管焊缝间隙和错边控制的研究

分析了带钢月牙弯对螺旋焊管焊缝间隙和错边的影响 ,通过纸带绕芯棒对螺旋焊管成型过程的模拟 ,明确了对带钢几何形状的合理要求 ,提出了带钢铣边机的新方案。     

非对称截面螺旋流道中微粒的惯性聚焦效应

为实现生物微粒/细胞的精确操控,提出了一种非对称截面螺旋流道结构的惯性微流控芯片.基于仿真和实验的方法,对不同尺寸微粒在微流道中的惯性聚焦行为进行了研究.设计了一种"L"形截面的螺旋流道,采用仿真软件COMSOL研究微流道中的二次流场及微粒的运动轨迹.使用UV激光切割与等离子清洗键合的工艺制作芯片样件,采用高速摄像机和...     

卷烟周长测量仪的研制

介绍的卷烟周长测量仪以光学投影的原理测量卷烟的直径,它以线阵CCD为光电传感器,以MCS51系列单片机为核心组成控制系统。文中详细介绍了测试系统的构成,线阵CCD驱动电路,对CCD信号的采集、处理电路,并对测量误差进行了详细分析。本仪器所采用的原理和电路对柔软物体的非接触性测量有参考意义。     

椭圆弧齿线圆柱齿轮激光非接触测量方法

针对目前椭圆弧齿线圆柱齿轮测量方法的缺乏,设计了一种基于激光位移传感器的椭圆弧齿线圆柱齿轮精密测量装置。阐述了椭圆弧齿线圆柱齿轮的几何形状特征,介绍了激光非接触式测量装置的构成与测量原理,通过对该齿轮多个径向截面轮廓的激光测量,建立齿轮测量截面的轮廓数据模型;对截面轮廓数据模型进行坐标转换,计算出齿轮中间截面的齿距偏差;分析同一轮齿不同截面的齿廓测量数据,计算不同截面分度圆与齿廓交点坐标值,计算出椭圆弧齿线的整体偏差值。该方法能够有效填补曲线齿线圆柱齿轮的测量技术空白,且具有较高的测量精度和效率;其同样也适用于其他圆柱齿轮测量。     

基于ARM9的高精度动态测厚系统

针对高精度非接触式动态测厚方法的不足,提出了基于ARM9微处理器的硬件设计方案,对锂电池两表面的铝薄膜(或铜薄膜)的炭粉厚度进行了非接触式高精度的快速动态测量,系统采用1对CCD激光位移传感器,采用特殊的测量方法.控制系统以ARM9微处理器为主控核心,设计了相应的外围扩展电路,主要有LCD接口电路、电机控制电路、CCD激光位移传感器接口电路等,采用了操作系统μC/OS-II和嵌入式图形系统μC/GUI,并介绍了其在系统中的运行机制,基于C语言编写了相关软件.系统在实际生产中应用良好,与传统的方法比较,提高了生产效率,改善了生产状况.     

热轧中板宽度智能检测仪

分析了利用炽热钢板自身发光进行光学成像,采用高精度的线阵CCD作为测量传感器,对热轧中板宽度进行智能测量的专用红外光电仪表.重点介绍了使用软件自动调整CCD光积分时间的原理及边缘检测的方法,最后给出了在中板厂测宽中的应用情况.     

Design and analysis of micro-mass sensor based on I-shaped cross-section cantilever

压电式微质量传感器的测试精度直接依赖于结构频率对质量变化的灵敏程度.本文利用对称槽型梁和压电薄膜组成的对称敏感结构,提出了一种提高传感器灵敏度的结构设计方法,并设计了一种高精度谐振式微质量传感器.建立了结构频率变化对吸附质量敏感性的分析模型,并研究了槽型截面参数、自振频率及振动模态对灵敏度的影响.与矩形截面结构进行了仿真与实验对比,结果表明,相同几何尺寸参数下,槽型截面悬臂梁的一阶自振频率为1 851 Hz,矩形截面悬臂梁的一阶自振频率为1 610 Hz,相应的传感器灵敏度则分别为3.12×104 Hz/g和1.5×104 Hz/g,前者是后者的2倍.该项设计为提高微质量传感器灵敏度提供了一种新思路.     

The UMD-104M device for testing reusable oil-well tubing

The optimal structural scheme and special features of a new automated device for the magnetic flaw detection of seamless pipes and electric-welded oil-well tubing in the process of their production and recovery of used pipes are considered. It is shown that the application of state-of-the-art technologies for manufacturing single-chip thin-filmed high-resolution matrix transducers substantially increases the functional capabilities of a flaw detector and not only ensures the reliable detection of all inadmissible flaws, such as discontinuities in metal, the wear of pipe walls, and displacement of the edges of a welded seam, but also provides higher reliability indices of sensors (breakdowns are minimal).     

An application of genetic algorithm for edge detection of molten pool in fixed pipe welding

This paper presents a study on an application of genetic algorithm (GA) for edge detection of molten pool in fixed pipe welding. As circumferential butt-welded pipes are frequently used in power stations, offshore structures, and process industries, it is important to investigate the characteristic of the welding process. In pipe welding using constant arc current and welding speed, the bead width becomes wider as the circumferential welding of small-diameter pipes progresses. In order to avoid the errors and to maintain the uniform weld bead over the entire circumference of the pipe, the welding conditions should be controlled as the welding proceeds. This research studies the intelligent welding process of aluminum alloy pipe 6063S-T5 in fixed position using the AC welding machine. The monitoring system used an omnidirectional camera to monitor backside image of molten pool. A method of optimization for image processing algorithm using GA was proposed and has been implemented into a process to recognize the edge of molten pool. The result of detection, which is back bead width, was delivered into a fuzzy inference system to control welding speed. The experimental results show the effectiveness of the control system that is confirmed by a sound weld of the experimental results.     

煤制天然气中氢对X80钢螺旋焊管力学性能的影响

近年来,我国多项煤制天然气示范工程投入运行,X80钢螺旋焊管常用于天然气长输管道建设,其与煤制天然气的相容性直接影响了长输管道的服役寿命和安全可靠性。为研究煤制天然气对国产X80钢螺旋焊管的力学性能影响,分别从埋弧螺旋焊管的母材和螺旋焊缝处取样,在总压为12 MPa,氢气分数为0,1vol%,2.2vol%,5vol%的模拟环境中分别进行慢应变速率拉伸试验和疲劳裂纹扩展速率试验。试验结果表明:含氢量5vol%以下时,煤制天然气对国产X80管线钢强度性能影响很小,但对塑性性能有一定影响,对疲劳裂纹扩展性能影响很大,煤制天然气中氢对母材的疲劳裂纹扩展性能劣化影响比螺旋焊缝严重。     

一种内螺旋管道机器人

提出了一种内螺旋管道机器人(简称内螺旋机器人）。设计了该机器人的结构,建立了机器人的动力学方程,数值计算了机器人在管道内运行时管道内壁所受的压力、机器人的轴向推进力和液体对机器人的周向阻力矩。结果表明,当驱动为外磁场驱动时,内螺旋机器人轴向推进力和周向阻力矩都会增大,但对管道壁的损伤也会增大。以机器人轴向推进力和能效指标为优化目标,采用正交优化方法得到一组最优的内螺旋槽几何参数。根据内螺旋机器人的工作原理,设计制造了内螺旋驱动样机,该样机在充满201甲基硅油管道中的运行实验证明了内螺旋机器人的可行性。提出的内螺旋机器人表面光滑,能悬浮运行,对管壁的损伤小,可用于人体内腔的微细管道中。     

基于TRIZ的管道机器人自适应检测模块创新设计

针对管道检测机器人系统"Pipe Guard"的检测模块在检测过程中无法自适应检测不同直径的管道这一问题,提出一种基于发明问题求解理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的自适应检测模块的创新设计方法,建立基于TRIZ物场模型和冲突解决理论的管道检测模块创新设计过程模型,实现了对不同直径管道的自适应检测。通过定义TRIZ问题,综合采用TRIZ物场分析模型的标准解以及冲突解决理论的分离原理和发明原理求解该设计问题。采用一种可分离的弹性鼓、膜实现了自适应检测不同直径的管道。当管道直径变大时,弹性鼓、膜通过弹簧的作用力而伸长以适应管道内壁并检测管道;当管道直径变小时,弹性鼓、膜可在管壁的作用下,自适应收缩。最后,通过力学分析和数学模型验证了方案的可行性,并给出了影响检测精度和检测灵敏度的因素以及控制检测精度和灵敏度的方法。     

Measurement method and pipe wall misalignment adjustment algorithm of the pipe butting machine

This paper presents a runout measurement method and a novel finite grouping method to predict and optimize the rotational angle and translational displacement of butting pipes to minimize pipe wall misalignment (PWM). This study develops a method to minimize the PWM of the pipes excluding the positions of welding seams. In this method, the measurement data are divided into finite groups and the criteria are created to identify the positions of welding seams and eliminate the effect of the welding seams. Finally, the rotational angle and translational displacement of the butting pipes are optimized to minimize the PWM. A butting machine is designed to implement this method. The machine is benchmarked by a standard smooth pipe to minimize system errors. Three butting experiments have been performed with welded pipes of diameter 406 mm. The comparison shows that the computation results agree with the experimental results very well. The maximum PWMs in three experiments are less than 1.87 mm, which satisfies the butting requirements, that is, a PWM of less than 2.0 mm. Then, the uncertainties of the measurement results are discussed.     

基于时间参考点的差动式线阵CCD位移传感器

为了将线阵CCD应用于实际工程的大尺寸位移测量,利用线阵CCD像元空间与输出时间的对应关系,提出了一种差动式测量的线阵CCD位移传感器测量系统。分析了线阵CCD位移测量存在的问题,结合线阵CCD中像元空间与驱动脉冲之间的对应关系,提出一种以时间为参考点的差动式测量方法。该方法用两个空间上对齐、时间上错开半个积分周期的线阵CCD检测透光挡板上等间距分布的透光光线的位置变化;通过计算两个CCD上输出光信号的时间差,用匀速扫描测量原理实现对空间位移的测量。用雷尼绍激光干涉仪对所研制的线阵CCD位移传感器进行了校准,结果显示：在有效测量范围（600.05 mm）内,经过修正后的测量误差可控制在±2 μm以内,验证了用差动法实现线阵CCD大尺寸精密位移测量的可行性。     

Measurement of deflections in buried flexible pipes by close range digital photogrammetry

In this study, the monitoring of the load–deflection behavior of buried flexible pipes by digital close range photogrammetry was described. Experimental investigations were performed in a test box made of steel, with a Plexiglas front wall. An online vision system with three CCD cameras was developed to measure automatically the deflections of pipes during load tests. The system can also correct image distortions caused by refraction of light rays passing through different medias. The computational approach involves first determining camera calibration parameters, then calculating of object coordinates of targets placed on pipe wall section after each load step using the results of the calibration process. In loading tests, LVDTs were also used to measure the changes in vertical diameters of the pipes. The comparison of results obtained from both measurement systems indicated that photogrammetric system is reliable and accurate to monitor deflection behavior of pipes under loading conditions.     

微型机器人用于检查管道内的缺陷

管径φ10～20 mm的细小管道在工业中应用十分广泛,因此迫切需要研究一种管道检测机器人进入管道内部, 对其缺陷进行检测或维修.为此目的,近年来发展了不同类型的微型机器人,例如:气囊蠕动型、螺旋摩擦型、电磁力型、SMA型、冲击型机器人,并且取得了一些可喜进展.本文报道一种采用双压电薄膜PZT驱动器的细小管道实验微机器人,它可以携带CCD摄像机进入φ20 mm的垂直、水平或弯曲管道, 检查管壁上的小孔或裂纹.论述了此种微机器人的实验系统、结构、运动机理和性能.     

突扩燃烧室燃烧火焰深度二维温度场测量

针对电子耦合器件（CCD）辐射测温中因温度过高导致的辐射图像“发白”问题，提出了摄像机快门时间控制模型，该模型能有效地防止CCD光敏面输出过饱和电流。在此基础上，引入计算机断层图像检测理论，对燃烧火焰不同聚焦面的CCD成像过程进行研究，建立了用单一摄像机实现火焰深度方向聚焦面辐射图像与温度场分布关联模型，实现了火焰深度二维温度场的在线测量。实验室煤气燃烧实验表明：黑体炉标定后的关联模型实现了燃烧火焰内部温度场的在线测量与诊断，快门控制模型能有效解决辐射图像“发白”问题，扩大了CCD辐射测量的温度范围。