基于纳米磁性液体的托辊密封与润滑设计及仿真

针对托辊通常采用的迷宫密封和唇形密封存在的不可靠、寿命短等问题,提出基于纳米磁性液体的托辊密封与润滑方案。通过设计托辊内外磁性液体密封件,选用兼顾密封与润滑性能的纳米磁性液体,形成可靠液体密封的同时对轴承进行润滑。利用ANSYS有限元软件分析磁性液体密封结构的磁场强度分布规律,计算密封间隙处磁感应强度和磁性液体密封的耐压能力。仿真结果表明,托辊的磁性液体密封结构设计合理,密封耐压能力满足使用要求。     

起重机制动器摩擦系数检测装置研究

以起重机械中广泛应用的电力液压鼓式制动器为研究对象,确定传感器安装位置,搭建硬件电路并编制配套的下位机程序,将检测装置调试至稳定状态,并将检测装置安装在模拟制动试验台进行台架制动试验,对其检测性能进行试验验证。试验结果表明,所设计的起重机制动器摩擦系数检测装置可通过液晶显示器对被检测量实时显示,并将数据通过串口通信传输至上位机进行相关曲线绘制及数据保存,且所测数据符合制动摩擦学规律。该装置具有便携以及快速检测的特点,易于安装,可为起重机制动器的现场检测以及故障排查提供便利,能够有效防止事故的发生。     

带式输送机永磁驱动系统自抗扰同步控制策略

针对带式输送机永磁驱动系统采用PID控制器进行控制时电机的控制性能差和采用多电机驱动时电机间转速不同步、稳定性差等问题,提出了带式输送机多永磁电机驱动系统自抗扰同步控制策略。基于自抗扰控制(ADRC)技术设计了2种调速控制策略,并搭建仿真模型进行了对比试验;随后结合模糊PID控制技术对传统偏差耦合控制进行结构改进,并以矿用带式输送机多永磁电机驱动系统为控制对象,开展基于主从、传统偏差耦合和改进型偏差耦合同步控制结构的仿真。结果表明,基于二阶ADRC和改进型偏差耦合控制结构的带式输送机多永磁电机驱动系统同步控制策略具有更好的抗干扰能力、控制精度和同步性,有利于带式输送机平稳高效的安全运行。     

交变磁场对制动器摩擦噪声抑制的试验研究

基于摩-磁复合盘式制动器和模拟制动试验台,分析了不同磁场参数与制动器摩擦噪声及摩擦磨损行为之间的非线性映射关系,讨论了交变磁场对制动器摩擦噪声的抑制机理。结果表明:磁场可明显抑制制动器摩擦噪声的产生,其中磁感应强度的改变对降噪效果更为明显;低频磁场对噪声有较好抑制作用,但磁场频率过高反而可能会加剧噪声的产生。磁场具有稳摩降噪、润滑降噪和磁致伸缩的作用机制,其根本原因是改善了界面摩擦磨损特性,增加了氧化磨损的比例,磨屑被细化后充当了固体润滑剂的作用,使得摩擦界面趋于稳定从而达到降噪的效果。研究结果解释了磁场作用下制动器摩擦噪声的发生规律及抑制机理,可为未来利用磁场治理制动器摩擦噪声污染奠定理论基础。     

制动摩擦材料的研究与发展现状

摩擦材料的性能是影响机械设备工作可靠性的重要因素,研究摩擦材料对改善制动系统的制动效能具有重要意义。从制动摩擦材料的分类与制备、摩擦磨损性能与机理以及性能预测三个方面,对制动摩擦材料的研究与发展现状进行了调研。首先,介绍了制动摩擦材料包括金属基、半金属基、非金属基三种类型,阐述了各种摩擦材料常用的制备方法及应用领域;其次,分析了制动压力、制动速度等工况对摩擦磨损性能的影响规律及其作用原理,简述了常见的磨损形式,并结合无石棉闸瓦的SEM微观形貌,重点探讨了粘着磨损、磨粒磨损、切削磨损、疲劳磨损与热磨损各自的产生机理及其主要影响因素。此外,归纳了摩擦材料性能的预测与分析方法,并以BP神经网络为例介绍了人工智能技术在摩擦学性能预测中的应用。最后,指出了陶瓷摩擦材料与功能性摩擦材料是未来摩擦材料的发展方向。     

矿用带式输送机承载托辊的磁性液体润滑与密封性能

托辊密封不可靠会引发轴承润滑失效,进而导致托辊旋转阻力急剧增加直至完全卡阻,已成为煤矿井下带式输送机的主要故障原因之一,提高托辊密封与润滑性能对于提升带式输送机工作效率具有重要现实意义。基于纳米磁性液体密封与润滑理论设计了新型托辊样机,利用可模拟井下环境的托辊旋转阻力试验台在不同试验条件下与普通托辊进行了性能对比试验。结果表明,常规环境定载荷试验中,磁性液体密封润滑托辊的旋转阻力较普通托辊最大降低45%,平均降低17%;常规环境定带速试验中,磁性液体密封润滑托辊的旋转阻力较普通托辊最大降低73%,平均降低54%;模拟井下煤尘环境试验中,磁性液体密封润滑托辊的旋转阻力较普通托辊平均降低26%;煤泥水淋水24 h试验后,普通托辊的旋转阻力增大至原来的7倍,而磁性液体密封润滑托辊的旋转阻力基本无变化。采用磁性液体密封润滑的托辊在不同试验条件下具有低旋转阻力、高抗水淋性等优异性能,可为井下带式输送机向低能耗、高可靠、长寿命方向发展提供有力技术支撑。     

深部煤炭流态化开采装备自主行走机构多缸推进同步控制

我国浅部煤炭正逐渐开采殆尽,向地球深部开发资源已成为必然趋势和国家需求。针对2 000 m以深的深部煤炭开采难题,设计了一种适用于深部煤炭流态化开采装备的自主行走机构,并重点对自主行走机构中液压推进系统的多缸同步控制难题进行了研究。首先,基于流态化开采工艺原理及装备组成,设计了一种增阻迈步式自主行走机构,可实现采掘、转化和输出等多舱体的分段式自主行走;其次,针对液压推进系统的多缸同步控制要求,分析对比了主从控制、相邻交叉耦合控制、偏差耦合控制、均值耦合控制4种控制策略以及比例、积分、微分控制(PID)算法、自抗扰控制器(ADRC)的优缺点,分别开展了在均匀负载、突变负载、时变负载3种工况下的控制性能仿真试验;再次,采用雷达图测评法对不同控制策略下的同步控制性能进行综合评价,最终选定基于ADRC的均值耦合控制方法为最佳同步控制策略;最后,研制自主行走机构试验台并开展了多液压缸同步控制试验,试验结果表明：当采用基于ADRC的均值耦合同步控制策略时,4个液压缸在不同工况下的最大同步误差均能保持在±5 mm以内,且具有优异的鲁棒性,可满足流态化开采装备自主行走机构的多缸同步推进要求。     

稳恒磁场作用下摩擦制动尖叫发生率及其预测分析

为了研究稳恒磁场作用下制动尖叫发生率随制动工况的变化规律,提出一种基于长短时记忆(LSTM)网络的摩擦制动尖叫发生率的预测模型。设计制动尖叫信号的测量方案,并开展大量的模拟制动试验;通过LSTM门控循环单元的深度学习网络,构建对不同制动工况下制动尖叫发生率的智能预测模型;通过预测模型及摩擦界面的微观特性分析稳恒磁场对制动尖叫行为的影响规律及机制。结果表明：建立的模型可以实现对制动尖叫发生率的准确预测;稳恒磁场可有效降低制动尖叫发生率,但当磁感应强度增大到一定阈值后,磁场对摩擦行为的影响程度趋于饱和,制动尖叫发生率也逐渐趋于稳定。研究结果为探索发展基于磁场的制动器制动尖叫主动抑制技术提供了理论基础和数据模型。     

煤炭快速装车系统研究

在介绍煤炭快速装车系统工作流程和种类的基础上,把目前煤炭快速装车系统的研究内容分为结构设计和自动控制两个方面,首先总结了结构设计中的装车站结构设计与优化、缓冲仓定量仓的应力分析、溜槽的选型与优化、液压系统的设计与优化,再总结自动控制中的监测的种类与智能控制的研究应用。最后,通过总结当前的研究重点进一步指出了装车系统未来发展的方向和趋势。     

基于神经网络的磨料水射流切割工艺参数智能选择

磨料水射流切割中影响切割深度的因素很多,各工艺参数的选择和合理搭配对切割效果有很大影响,并且难以用精确的数学模型来描述。建立了基于BP神经网络的磨料水射流切割工艺参数智能选择模型,该模型可以映射出切割深度与切割工艺参数之间的关系,并通过多次学习训练达到了较高的精度和较快的收敛速度。