可变径流体驱动管道机器人设计及运动分析

针对现有的管道机器人不能适应管径变化、受能源限制、通过性差等问题,设计了可变径流体驱动式管道机器人,对管道内的通过性能进行了实验及分析。首先对机器人主要机械系统进行分析并提出方案;然后对机器人的弯道通过性进行理论分析,研究其几何尺寸约束;最后在Solid Works中建立三维模型并导入到ADAMS中,分别对单节单元体和双节单元体的运动性能进行仿真分析。实验结果表明,机器人可以流畅通过直管道及弯曲管道,仅在起步及弯曲管道通过阶段出现轻微的线速度和角速度波动。     

煤矿采空塌陷区埋地管道力学分析

煤矿埋地瓦斯气体管道在遭到采空塌陷后,将使局部管道脱离地层支撑而悬空,严重时造成管道断裂破坏,给煤矿安全带来巨大隐患和威胁。采用基于Winkler地基梁模型理论推导和有限元数值模拟的方法分析采空塌陷对管道安全的影响。建立了管道遭受采空塌陷的几何大变形力学分析模型和有限元力学模型,采用非线性理论对力学模型进行求解。计算结果表明:理论推导计算方法和有限元法的管道分析结果具有较好的一致性,误差满足工程精度的要求;当采空塌陷区长度达到20 m时,管道发生失效屈服破坏;土弹簧刚度较小有利于管道的安全,管道通过增加壁厚和外径以及减小埋深能够有效提高管道的安全性。     

基于测量机器人的矿用明渠泥沙沉积量监测

以姚桥煤矿井下明渠水流量动态监测为研究背景,针对矿井下明渠泥沙沉淀过厚导致明渠流量测量不准确的问题,设计了一款自动测量矿井下明渠泥沙沉积量的机器人。机器人由电机、编码器、丝杠同轴链接,电机转动带动丝杠与编码器转动;通过编码器记录的电机转动圈数与丝杠导程计算出机械臂伸长长度,从而推算出所测量的泥沙沉积量。通过多次重复测量证实该测量机器人在500 mm量程内重复误差小于1 mm,数据传输稳定可靠。     

煤矿振动筛分设备空气弹簧减振性能的分析研究

在简要介绍煤矿振动筛分设备的基本结构和工作过程的基础上,重点对空气弹簧减振系统的减振性能进行了分析研究。首先从空气弹簧的材质结构对减振性能的影响进行了论述,然后建立了空气弹簧减振系统的力学计算模型,最后从空气弹簧的弹性特性、频率特性和阻尼特性3个方面分析了空气弹簧减振系统的减振性能。     

ANSYS软件对锚杆-锚固剂-岩体有限元数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS对锚杆-锚固剂-岩体的界面力学特性进行模拟分析。在模拟过程中,建立弹簧模型来模拟锚固剂,通过弹簧的F-D曲线来定义锚固剂的粘结强度。模拟得到锚杆和岩体之间界面的应力分布规律,与界面力学理论相符合。表明采用由非线性弹簧单元Combination39构置的连接单元及单元生成等相关技术可较好实现粘结滑移的数值模拟。     

用ANSYS软件对锚杆-锚固剂-岩体有限元数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS对锚杆-锚固剂-岩体的界面力学特性进行模拟分析.在模拟过程中,建立弹簧模型来模拟锚固剂,通过弹簧的F-D曲线来定义锚固剂的粘结强度.模拟得到锚杆和岩体之间界面的应力分布规律,与界面力学理论相符合.表明采用由非线性弹簧单元Cornbinatiort39构置的连接单元及单元生成等相关技术可较好实现粘结滑移的数值模拟.     

双向滚珠丝杠结构自动卷缆装置的设计

针对圆柱凸轮式卷缆机构卷缆不整齐、易发生重叠的缺点,设计了一种双向滚珠丝杠式自动卷缆装置。该装置采取增加钢珠及弹簧的方式,有效克服了传统丝杠卷缆装置的缺点。分别对该装置传动轴螺距、摆线距离、压力角、弹簧力、钢珠个数等参数进行计算确定,为后续自动卷缆装置的设计制造提供参考。该装置已在矿用梭车中得到应用,使用效果良好。     

轮式装载机座椅用空气弹簧传递特性分析

根据轮式装载机的实际工况建立了轮式装载机座椅用空气弹簧的力学模型,推导出其精确的传递特性方程,结合具体实例计算得到标准状态下空气弹簧的最优阻尼值,并分析了空气弹簧在不同工况下各参数与传递特性之间的关系,为进一步建立座椅系统模型奠定了基础。     

壁面过渡爬壁机器人的设计与分析

设计一种基于永磁吸附的爬壁机器人,能够吸附在金属壁面上,并且可以完成三维空间直角壁面的转换。通过对比现有结构的分析完成了爬壁机器人的结构设计,并通过受力分析给出了爬壁机器人实现安全吸附和壁面转换的力学条件。通过对爬壁机器人进行吸附、行走和过壁面实验,验证了设计的可行性,为爬壁机器人过壁面的研究提供了新的思路。     

SMA微型机器人驱动设计

SMA弹簧作为形状记忆合金的一种主要应用形式,具有特殊的记忆功能,在许多工程领域已经得到了广泛的应用,特别是在作为智能驱动材料驱动微型机器人方面有着显著的作用。文章从分析SMA弹簧电热驱动原理出发,对采用SMA弹簧作为驱动部件的蠕虫机器人进行了实验研究,从实验中定量计算出蠕虫机器人中部SMA弹簧和两端部SMA弹簧的绕制关键性参数。     

流体驱动智能管道内检测机器人关键技术及应用

使用以管道自身流体驱动并搭载漏磁检测设备的管道内部机器人进行长距离输送管道的检测是一种重要且有效的手段，其作用愈发重要。本文以省科技重大专项项目为依托，介绍了管道漏磁内检测的原理、缺陷漏磁场的算法以及关乎缺陷检出效果等在内的内检测机器人驱动力、通过适应性、速度控制和漏磁检测模块设计，并将上述项目研究成果运用到实际工业实践。结果表明：本项目开发的内检测机器人其检测适应能力更强，能进一步提高缺陷的检出灵敏度和分辨力。经开挖验证后发现缺陷信号特征与实际缺陷状态高度吻合，可在行业内推广应用。     

基于AMESim的长管道液压系统动态仿真

利用AMESim液压仿真软件对一种在液压源与控制阀间存在长管道的水下装置液压系统进行了仿真,结果表明液压源与控制阀间的长管道对液压系统动态特性有不可忽视的影响。随着管道长度的增加和管道通径的减小,系统压力损失增大,响应时间增加。在长管道与控制阀的接口处加入蓄能器可以较好地消除管道效应,改善系统的动态特性。     

用约束条件进行解耦的喷浆机器人大臂动力学方程

喷浆机器人的大臂是一闭链机械机构,根据其结构特点,用虚拟弹簧法结合拉格朗日公式,建立了喷浆机器人大臂的动力学方程。通过进一步分析大臂的运动轨迹特点,给出了它特有的约束条件,并由此得到了解耦的喷浆机器人大臂的动力学方程,为其运动分析和控制提供了理论依据和基础。     

无缆泳动式煤矿管道检测机器人控制系统的研究

针对煤矿生产中使用的大量管道存在内部老化而又难以检测的问题,提出了一种基于外磁场驱动的泳动式无缆机器人检测方案,该机器人控制系统以AVR单片机ATmegal6为核心处理器,可改变机器人的运动方向及速度,实现管道内裂缝的检测。在对控制系统硬件设计的基础上,给出系统软件流程图。该系统具有结构简单,适应性强,在井下管道检测方面具有广阔的应用前景。     

反共振离心脱水机隔振橡胶弹簧的动态特性研究

为寻求提高反共振离心机工作性能的途径,建立了离心机的动力学模型,给出了对应的幅频特性曲线。通过对离心机橡胶弹簧进行动态特性测试,研究了橡胶弹簧的静刚度特性和动刚度特性。结果表明：随着切向位移增大,橡胶弹簧刚度下降;不同温度下橡胶弹簧的刚度随着压缩量的增加而明显增大;橡胶弹簧预压缩量为3和2 mm情况下,刚度变化规律基本一致;在25、32、34、37和40 ℃等不同温度条件下,橡胶弹簧的平均刚度变化不显著;在激振力频率不变的情况下,随着作用力的减小,橡胶弹簧的动刚度增大;在位移不变的情况下,随着频率减小,橡胶弹簧的动刚度减小。     

基于剪切弹簧非线性模型的振动弛张筛动力学分析

振动弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭的干法筛分问题,且剪切弹簧的动态特性对其动力学响应以及筛分效果具有重要的影响。为了深入研究振动弛张筛剪切弹簧动态特性与振幅和频率的相关性,建立了基于非线性弹性力、摩擦力和分数导数力的剪切弹簧非线性模型,其中非线性弹性力用来描述剪切弹簧静态非线性弹性,摩擦力和分数导数力分别用来表示剪切弹簧动态特性的振幅相关性和频率相关性。将剪切弹簧动态测试实验结果与所提出模型的理论计算值进行比较分析,结果显示,在描述剪切弹簧动态特性振幅相关性时,剪切弹簧动刚度及滞后角的理论计算值与实验测试值的平均方差分别仅为0.525和0.007,平均误差分别为0.323%和5.580%;在描述剪切弹簧动态特性频率相关性时,剪切弹簧动刚度及滞后角的理论计算值与实验测试值的平均方差分别仅为0.041和0.011,平均误差分别为0.107%和5.260%,该数据表明,建立的模型可较好的描述剪切弹簧的动态特性。将该模型应用于振动弛张筛动力学分析系统中,利用Newmark算法计算了振动弛张筛在不同系统参数条件下的动力学响应,结果表明,由于剪切弹簧动态特性具有振幅和频率相关性,在二阶共振区内,随着剪切弹簧阻尼的增加,系统共振峰值减小且共振频率增加,随着激振力的增加,系统共振峰值增加且共振频率减小,故在研究振动弛张筛动力学响应时,应考虑剪切弹簧动态特性对系统的影响。     

煤与瓦斯突出后最佳避灾路线的研究

针对贵州省安顺煤矿煤与瓦斯突出事故,对灾后井巷的可通行性、通行的难易程度、最佳避灾路线的选择进行了深入研究。通过对巷道"当量计算"运用Dijkstra最短路径算法确定井下人员的最佳避灾路线。     

微型多轴旋翼无人机在山西省燃气输配管网安全管理提升中的应用

山西省内输气管网贯通全省南北，横跨东西，分布地区广，经过高后果区、采动采空区以及高陡边坡湿陷性黄土等不同的地形复杂区域，制约了常规人工巡护、风险识别、隐患预警等工作的进行，微型多轴旋翼无人机具有体积小、操作简单、机动性强、造价低、飞控智能化程度高的特点，具有搭载多种工作平台实时拍摄动态视频、高清晰照片及后台智能对比等功能。结合山西省输气管网管理工作的特点，分析了无人机在辅助管道巡护、高后果区风险识别、应急抢险中指挥和决策的应用，提高全省燃气管网的安全管理水平。     

似膏体管输弯管段浆体流动的数值模拟研究

 摘要:论文对似膏体充填料浆在管路输送的弯管段动态特征进行了数值模拟的研究,确定了似膏体料浆相关物理参数,选择了适合似膏体料浆的管输数学模型,利用FLUENT模拟获得了弯管段压力场、速度场的分布特征,并将模拟结果与理论计算进行了对比分析。研究结果对似膏体管路输送实验和实践有一定的指导意义和实用价值。