纵轴式掘进机截割头辅助设计与优化软件开发及应用

采用Matlab与Excel联合编程开发了纵轴式掘进机截割头辅助设计与优化软件,通过输入截割头必要的几何及运动学参数,便可实现其辅助设计与优化,并自动生成截齿排列图、载荷曲线、切削图及基于Pro/E的截割头3D模型;获取横摆速度、截割头转速、螺旋升角、叶片头数及截齿排列方式与截割功率、截割比能耗、截割阻力、切削面积之间的参数关系,指导截割头的优化设计使其整体性能达到最优;能够独立运行的EXE文件使软件更具普适性、操作更简单。以某公司研发的EBZ220掘进机为工程对象,基于实际工况,找到了截割头最佳设计方案及最优运动参数,在截割电机额定功率下,保证切削面积最大达854.95 mm2,截割比能耗最低至4.9 k W·h/m3。     

矿用EBZ200掘进机截割头排布设计及结构性能分析

为了提高掘进机截割头的切削效率和减小截齿的能耗量,采用MATLAB软件对截割头的截齿排布方式进行设计,提升截齿分布的合理性.通过LS-DNYA软件对设计后的截割头与煤炭接触的切削过程进行有限元仿真分析,计算截齿载荷、截齿能耗分别与切削角和旋转角的对应关系及变化规律,得出截齿分布的最佳切削角和旋转角的设计范围.研究结果可为掘进机截割头在工程中的实际应用提供依据.     

截割头点制工装设计

悬臂式掘进机作为井下巷道掘进设备,在矿山开采中起着重要作用。截割头是掘进机的重要组成部分,形状、尺寸和截齿的排列方式对掘进机的工作性能有重大影响。截割头结构复杂,装配参数较多,而且这些参数又相互关联和制约,直接影响整机截割的经济效益、可靠性和工作效率。就此对截割头各参数的点制工装设计方法进行了简述。     

基于有限元分析的煤矿掘进机截割头优化设计研究

根据煤矿掘进机截割头的工程问题,研究了掘进机截割头的优化设计。以旋转角速度、摆动速度、截齿切削角、截齿倾角作为优化变量,选择合力平均值和切削载荷变化系数作为优化目标。通过正交试验和有限元分析,研究了这些参数对评价指标的影响,并且分析了评价指标随试验因素的变化趋势。将新截割头设计方案与原设计方案相比,优化设计后合力平均值和切削载荷变化系数分别降低了18.3%、5.5%,有效地提高了掘进机截割头的切割性能。研究成果可为掘进机截割头的结构优化设计研究提供依据。     

基于载荷波动最小的掘进机截割头截齿排列参数优化设计

根据单个截齿受力模型和计算公式,确立了截割头横摆截割时载荷波动的计算方法。通过分析截齿排列参数对截割头栽荷的影响,提出了降低载荷波动的策略,建立了基于载荷波动最小的截割头截齿排列参数优化设计数学模型。采用序列二次规划(SQP)方法编写了优化设计程序,并对某型号掘进机截割头的截齿排列参数进行了优化设计。优化前后统计数据表明,截割头的载荷波动明显降低,提高了掘进机的工作可靠性。     

掘进机截齿在不同工况下的截割阻力分析

基于掘进机在进行截割的过程中,由于煤岩的复杂多变,容易引起截齿的载荷变化,引发截割头振动的问题,针对掘进机截割两种典型的工况,采用非线性的动力学分析软件对横截及钻进两种不同工况下的截割阻力进行仿真分析,获得截齿的受力变化特性,为掘进机的减震设计及优化使用提供参考指导.     

基于数值分析的掘进机截割结构的研究

通过对掘进机截割头受力状态进行分析,得出“钻进工况下参与截割各截齿受力不同,且截割阻力也呈周期性变化”的结论;通过LS-DYDA仿真不同截齿角度及截线间距条件下截割头钻进工况的截割阻力及截割力矩,得出了“通过对截割头参数优化可有效降低阻力峰值及其波动幅值,增强截割头工作平稳性、可靠性,从而延长了截割头的工作寿命”的结论。     

EBZ135型矿用掘进机截割头截齿的受力分析及其优化改进

以EBZ135型矿用掘进机为研究对象,在简要分析其截割头整体结构的基础上,利用UG和ANSYS软件分别建立了截割头的三维几何模型和有限元模型,对其EBZ135型掘进机截割头截齿进行受力仿真分析.结果发现,截割头中36个截齿的受力存在明显的不均匀性,不利于掘进机的稳定与可靠运行.基于ANSYS软件对截割头截齿的排列方式进行优化改进,使得截齿之间的受力变得更加均匀.将改进方案应用到掘进机工程实践中,设备的故障率明显降低,取得很好的实际应用效果.     

部分断面掘进机截割头截割性能研究

截割头是掘进机直接实现截割功能的关键部件,其设计在一定程度上直接决定了整机的性能。采用混凝土制作煤岩,对自制煤岩进行单轴压缩试验,确定其抗压强度和弹性模量。针对掘进机截割煤岩过程的复杂性,以部分断面掘进机截割头为研究对象,基于单轴压缩试验所确定的物理参数,利用动力学有限元软件LS-DYNA建立截割头截割煤岩过程仿真模型,探讨了截齿切削角和旋转角对截割载荷、载荷波动和截割比能耗的影响规律。由仿真结果可知,当截齿的切削角在48°~50°范围,旋转角在12°~16°范围时,截割头的截割能力较佳;将由试验确定的自制煤岩截割力矩时域曲线与仿真结果进行对比,验证了所建立的仿真模型的正确性。上述研究为部分断面掘进机截割头截割性能的改善提供了理论基础,同时为其他类型截割或切削问题的研究提供了理论借鉴。     

EBZ-135掘进机截割头的优化设计

为解决掘进机在实际横切和钻进工况下截割头振动严重导致掘进效率低的问题,基于ANSYS仿真软件对设备在两种工况下各个截齿的受力情况进行分析,结合仿真结果对五个区段截齿的截线距结构参数进行优化,最后基于ANSYS仿真软件对优化后截割头各个截齿受力情况及差异系数进行对比,验证优化的效果.     

机械科学技术与我国经济发展和社会进步

介绍了当代机械科学技术的发展特点与趋势,我国机械科学技术和机械工业发展现状以及科研中存在的主要问题,并指出我国机械科学技术和机械工业发展的对策。     

热式质量流量计(控制器)的使用和维修

以北京建中机器厂生产的热式质量流量计（控制器）为例，介绍热式质量流量计（控制器）的一般选择方法和正确使用程序，并且对使用中的注意事项做了较详细的说明。最后列举了使用中的常见故障、故障原因和处理方法。     

压电驱动与控制技术的发展与应用

压电驱动器是利用压电体逆效应形成机械驱动或控制的一类装置。由于压电体具有反应快、精度高和抗干扰等优点,因而由其所构造的驱动与控制装置结构简单、反应敏捷,受到国内外科学家的广泛关注。目前已被开发出的压电驱动与控制装置主要有超声波电动机、精密驱动器等,并在国防、生物医学、光电子等诸多领域获得成功应用。介绍国内外压电驱动与控制技术领域的研究现状及实际应用情况,给出一些具有代表性的机构实例,同时对相关性能做出评价。     

MULTI-SCALE AND MULTI-PHASE NANOCOMPOSITE CERAMIC TOOLS AND CUTTING PERFORMANCE

An advanced ceramic cutting tool material Al2O3/TiC/TiN (LTN) is developed by incorporation and dispersion of micro-scale TiC particle and nano-scale TiN particle in alumina matrix. With the optimal dispersing and fabricating technology, this multi-scale and multi-phase nanocomposite ceramic tool material can get both higher flexural strength and fracture toughness than that of Al2O3/TiC (LT) ceramic tool material without nano-scale TiN particle, especially the fracture toughness can reach to 7.8 MPa·m0.5. The nano-scale TiN can lead to the grain fining effect and promote the sintering process to get a higher density. The coexisting transgranular and intergranular fracture mode induced by micro-scale TiC and nano-scale TiN, and the homogeneous and densified microstructure can result in a remarkable strengthening and toughening effect. The cutting performance and wear mechanisms of the advanced multi-scale and multi-phase nanocomposite ceramic cutting tool are researched.     

汽轮发机组状态监测与故障诊断系统的研制及其应用

介绍了一套汽轮发电机组状态监测及故障诊断系统ＭＭＭＤ－ⅢＡ，该系统使用了微机ＳＵＮ－２８６及ＳＴＤ总线工业控制机系统Ⅱ－５Ａ，实现了信号采集、信号处理、数据存储、报告、报警、自检、黑匣子及故障诊断等功能，最后给出该系统在电厂的应用实例。     

压铸技术及压铸合金的发展与应用

简述了压铸发展的历史及压铸技术的发展状况。叙述了压铸铝合金、镁合金、锌和锌铝合金的研究开发与应用状况,分析了压铸合金有待进一步研究开发的问题     

载药纳米颗粒与血管支架自装配机理和方法

在综合分析微器件三维自装配研究成果的基础上,指出目前研究方法在纳米级微器件三维功能结构自装配中存在的问题,提出综合应用介电泳动、毛细作用和疏水性等微观作用力,实现载药纳米颗粒与血管支架的自装配,并对实现自装配所涉及的介电泳力和毛细力的控制机理和方法、载药纳米颗粒药物的选择和制作、裸支架本体结构的优化设计以及自装配实现工艺流程等关键技术进行了研究,给出了自装配的实现工艺平台以及相应的电场空间分布仿真结果。上述研究成果为最终研制纳米颗粒载药涂层支架提供了可行的方案。     

蜗线齿轮及其共轭齿轮的几何分析与仿真

蜗线齿轮是一种节曲线向径按余弦规律变化的新式齿轮。为了选择合适的切齿方案和切齿刀具,实现齿轮不同的数控加工方法,对该蜗线齿轮及其共轭齿轮进行理论分析和计算模拟。根据新式齿轮的节曲线曲率半径公式,给出节曲线凸凹性的判别式;由齿形法线在节曲线上的分布规律,用解析法建立齿形渐屈线方程;基于齿形上任一点的向径与节曲线向径的几何关系,由节曲线方程推导出了齿形方程。并由所建立的方程进行了蜗线齿轮及其共轭齿轮的渐屈线及齿形的图形仿真,为新式齿轮的开发应用提供了理论依据。应用该理论设计、加工的齿轮已用于生产实际,性能良好。     

QUANTITATIVE AND QUALITATIVE MODELS FOR FAULT DETECTION AND ISOLATION

This paper develops a unified view of model-based approaches for fault detection and isolation (FDI), taking as a guideline the different levels of the knowledge available about the monitored system. Two functions of the FDI process are distinguished, namely alarm generation and alarm interpretation. The numerical and the qualitative model-based approaches are discussed with respect to these two functions.     

制造技术的历史回顾与面临的机遇和挑战

从社会发展、科学技术物化、工业支柱和制造系统等方面论述了制造技术的永恒性。从制造技术概念的扩展、制造技术的综合性、信息技术、工具、精密工程和纳米技术等方面分析了现代制造技术的特点。最后,从传统技术与高新技术关系、结合行业产品需要、创新、体制改革、现代制造技术发展方向、世界制造中心前景和人才培养等方面阐述了制造技术面临的机遇与挑战。