基础油中金刚石纳米颗粒润滑性能和导热性能的分子动力学分析*

为了研究纳米颗粒对基础油液热导率的影响,在基础油蓖麻油酸中加入不同体积分数和粒径的纳米金刚石颗粒,采用LAMMPS和分子动力学的研究方法,对粒子数密度以及粒子的径向分布规律、导热系数进行研究。结果表明:加入纳米颗粒的纳米流体的热物理性质受到多方面的影响,其中包括纳米颗粒体积分数及粒径等;随纳米粒子体积分数的提高纳米流体的热导率呈近似线性增加,随着纳米粒子粒径的减小,纳米粒子润滑膜的承载能力增强。纳米润滑膜能承受很高的外界冲击力,这有助于减小两作用面之间的摩擦,减小表面磨损;加入纳米颗粒的润滑油会减小摩擦副之间的摩擦和增强散热,提高热导率。     

采煤机噪声与振动特性研究

为研究复杂煤层赋存条件下采煤机噪声与振动特性,对采煤机振动与噪声源进行了分析,发现采煤机工作时的噪声是由不同性质的噪声形式相互耦合形成的,截齿在截割过程中受到的非线性瞬时冲击载荷造成的振动是采煤机产生噪声的主要根源,改善采煤机工作过程中的设备振动可有效降低工作面的噪声级。利用协同仿真技术建立了采煤机截割部的虚拟样机并对其进行了动力学仿真分析,得到了关键零部件的振动及其变形状况:壳体伸出端与调高耳部振动较为剧烈,严重影响了传动系统和调高系统的稳定性;行星架存在着严重的扭曲变形及剧烈的振动,降低了支撑轴承的寿命。为降低采煤机工作过程中的振动,根据仿真结果对壳体结构进行了局部优化设计,优化后的壳体振动明显减弱,力学性能得到了显著提高,可有效改善采煤机的振动特性,降低工作面的噪声级,使采煤机有效平稳运行。     

花状与颗粒状NiMn2O4纳米材料的制备及其超级电容性能

分别以尿素和氨水为沉淀剂，采用热溶剂法制备了多孔的花状NiMn₂O₄和颗粒状NiMn₂O₄纳米电极材料，采用 X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和N₂ 吸附-脱附等手段对NiMn₂O₄材料的物相、形貌结构和孔径分布进行了表征，并通过循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等方法测试了所制备材料的电化学性能。研究了沉淀剂对NiMn₂O₄材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明：以尿素为沉淀剂的NiMn₂O₄是由纳米片组成的花状结构，纳米片厚度为50～60nm，比表面积为104m²/g。在 1A/g 电流密度下比电容为1614F/g，在5A/g电流密度下，尿素为沉淀剂的花状NiMn₂O₄材料经1000次恒电流充放电后其比电容可达初始值的89%。以氨水为沉淀剂的多孔NiMn₂O₄为直径约30nm的纳米颗粒结构，颗粒间团聚严重，比表面积为91m²/g。在1A/g电流密度下比电容为1147F/g，在5A/g电流密度下，氨水为沉淀剂的颗粒状NiMn₂O₄材料经1000次恒电流充放电后其比电容可达初始值的80%。尿素为沉淀剂的花状NiMn₂O₄具有优越的超级电容性能。     

固溶处理对TiB2/6061复合材料硬度及耐磨性的影响

采用氟盐法制备了TiB₂质量分数为3%的原位合成TiB₂/6061复合材料,研究了固溶温度和固溶时间对复合材料硬度和耐磨性能的影响。结果表明:TiB₂颗粒弥散分布在6061铝合金基体中,明显细化6061铝合金基体晶粒。当固溶温度一定时,随固溶时间延长,复合材料的硬度和耐磨性可获得明显提高,但固溶时间在6~10 h时,复合材料的性能变化不显著。当固溶时间一定时,随固溶温度升高,复合材料硬度和耐磨性呈现先上升后下降的趋势。3wt%TiB₂/6061复合材料经530 ℃×10 h固溶处理后,硬度和耐磨性能最佳,相较于铸态硬度值提高了79.5％,磨损量减少了59.1%。固溶处理后复合材料的磨损表面犁沟变细变浅,材料脱落现象减少。     

具有光照鲁棒的图像匹配方法

针对现有的基于局部特征的图像匹配算法对光照变化敏感、匹配正确率低等问题，提出一种具有光照鲁棒性的图像匹配算法。首先使用实时对比保留去色（RTCP）算法灰度化图像，然后利用对比拉伸函数模拟不同光照变换对图像的影响从而提取抗光照变换特征点，最后采用局部强度顺序模式建立特征点描述符，根据待匹配图像局部特征点描述符的欧氏距离判断是否为成对匹配点。在公开数据集上，所提算法与尺度不变特征变换（SIFT）算法、加速鲁棒特征（SURF）算法、"风"（KAZE）算法和ORB算法在匹配速度和匹配正确率上进行了对比实验。实验结果表明：随着图像亮度差异的增加，SIFT算法、SURF算法、"风"（KAZE）算法和ORB算法匹配正确率下降迅速，所提算法下降缓慢并且正确率均高于80%；所提算法特征点检测较慢和描述符维数较高，平均耗时为23.47 s，匹配速度不及另外四种算法，但匹配质量却远超过它们。对实时性要求不高的系统中，所提算法可以克服光照变化对图像匹配造成的影响。     

仿真颗粒半径对模拟滚筒截割复杂煤层的影响研究

为研究EDEM离散元软件在螺旋滚筒截割过程仿真时颗粒半径对滚筒载荷特性及落煤情况的影响,利用EDEM仿真软件模拟某型号采煤机滚筒截割复杂煤壁时的动态过程,得到截割过程中滚筒载荷、载荷波动及落煤情况,并与基于MATLAB开发的辅助计算程序所计算出的数值进行对比。结果表明:使用不同半径的离散颗粒进行仿真会对滚筒载荷及落煤情况产生影响,随着颗粒半径增大,滚筒载荷没有过大的变化,螺旋滚筒截落下的颗粒平均初始速度减小,载荷波动系数与装煤率增大。对比理论计算数值,使用半径为12 mm的颗粒建立煤壁,仿真结果更接近理论数值,准确性高,为EDEM离散元仿真软件模拟采煤机截割过程时颗粒半径的选择提供参考。     

随机载荷作用下刨煤机刀座动态特性及疲劳寿命分析

为研究刨削过程中刀座在随机载荷作用下的动态特性及其疲劳寿命,根据BH38/2×400型刨煤机应用煤层煤样性质结合刨煤机结构及其运动参数,利用项目组编制的"刨煤机设计计算系统"软件计算出了刨刀受到的随机载荷,并将刨刀所受载荷施加给刨煤机多体系统模型进行仿真。仿真得到了刀座在工作过程中的动应力及变形情况,通过对刀座应力信息进行雨流计数处理预测出刀座的疲劳寿命。研究结果表明:在与煤发生复杂力学作用下,刀座受力具有非线性的特点;刀座矩形通槽与刨刀背脊接触位置以及刨刀安装方形螺钉所在位置承受较高动应力;采用雨流计数法对刀座累积疲劳损伤进行分析,预测得到刀座疲劳寿命约为475. 7 d;通过对刨削试验测得的刨削阻力与计算值进行比较,结合刨煤机实际应用情况,验证了仿真结果的准确性。     

基于多传感器的采煤机滑靴受力检测系统研究

采煤机实际运行过程中工况环境恶劣,滑靴作为连接采煤机与刮板输送机的重要部件,在剧烈的非线性冲击载荷下极易损坏,直接影响采煤机工作效率,降低煤矿井下生产效益。为研究斜切工况下采煤机滑靴力学特性,以MG500/1130-WD型电牵引采煤机为研究对象,构建斜切工况下采煤机整机空间力学模型。根据煤岩截割理论,结合煤岩性质与采煤机结构参数,利用Matlab求解计算采煤机滚筒截割载荷与滑靴各接触载荷,提出一种基于平滑靴销轴传感器、导向滑靴销轴传感器、导向滑靴销轴拉力传感器等多传感器融合的采煤机滑靴受力检测系统,并依托国家能源煤矿采掘机械装备研发试验中心进行现场实验验证。实验结果表明:采煤机工作过程中,同种滑靴受力大小基本相同,后侧滑靴所受载荷略大于前侧滑靴所受载荷,平滑靴支撑力大于导向滑靴支撑力且导向滑靴轴向载荷明显大于竖直方向载荷。实验过程中滑靴最大载荷出现在斜切进刀阶段,受刮板输送机位姿、落煤等因素影响,实验值均大于理论值。利用Solidworks建立滑靴三维模型,将现场实验数据导入ANSYS对滑靴进行有限元仿真分析,得到采煤机滑靴最大斜切受载下的应力云图与位移云图,为滑靴结构优化提供基础。