一种新型中小型煤矿瓦斯浓度检测装置

为了减少我国中小型煤矿因瓦斯爆炸而引发的灾难事故,利用以SnO2为主要基体材料的N型半导体气敏传感元件对甲烷等易燃易爆气体具有良好的敏感特性,采用QM-N5型半导体气敏传感器,检测该传感器在不同瓦斯浓度下输出电阻值的变化,并设计了以AT89C51数字芯片为核心的电路处理硬件结构,对输入电阻值进行逻辑判断和分析,从而实现对瓦斯浓度超限的监控与报警.试验测试表明,该新型监测装置采用模块化程序结构设计方法,具有结构简单、检测精度高、响应速度快、性能稳定、成本价低等优点,可广泛适用于我国中小型煤矿瓦斯浓度的监测与预警.     

基于CAN总线智能数据采集通信的煤矿安全监控系统

针对目前国内煤矿安全生产的发展现状和严峻形势,研究了一种基于CAN总线智能数据采集通信的煤矿安全监控系统。论文从智能数据采集、数据通信和监控软件等方面探讨了煤矿安全监控问题,采用CAN总线技术将煤矿各环境监测参数和生产参数整合送入井上的煤矿安全中央监控中心进行诊断分析,从而帮助管理和技术人员掌握井上和井下的实际情况,实践证明采用该系统能有效避免煤矿安全生产事故,具有一定的理论价值和推广意义。     

机械设备健康维护方法在CIPS设备维护管理中的应用模型研究

针对目前流程工业综合自动化系统（CIPS）中设备维护管理现状,运用机械设备健康维护技术和方法,阐述了设备健康状态评价、健康维护策略、设备维护管理体系等基本内容。以机械设备健康维护方法和技术为核心,充分整合CIPS中的ERP和PCS资源,构建了健康维护在CIPS设备维护管理中的应用结构模型,探讨了实现CIPS中机械设备的科学维护与管理模式。同时,也有利于进一步丰富设备维护管理理论和CIPS体系结构内涵。     

浮环轴向长度对高速轻载涡轮增压器转子系统振动特性影响研究

浮环轴承内外轴向长度结构参数会影响油膜压力分布与偏心率,产生显著分频振动而引发高速轻载涡轮增压器转子非线性振动故障。基于流体润滑理论和浮环力矩平衡方程,推导了含浮环轴承的涡轮增压器转子系统动力学方程,揭示浮环轴承轴向长度与转子系统振动响应之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器转子系统为例,分析浮环内、外轴向长度对轴承油膜压力、偏心率等动力特性的影响,构建转子系统动力学有限元模型,通过三维振动瀑布图研究不同浮环轴向长度下转子系统频域瞬态振动响应,结果表明：浮环内轴向长度从2.6增加到4.6 mm,导致浮环转速升高,最大内油膜压力减小,轴颈偏心率降低,分频幅值增加且出现分频的轴颈转速由142 kr/min降至76 kr/min,更易产生明显的非线性涡动现象;浮环外轴向长度从3.6增加到6.15 mm,使浮环转速降低,最大外油膜压力变小,浮环偏心率及轴颈相对浮环的偏心率减小,低转速下分频幅值减少且出现分频的轴颈转速由10 kr/min升至22 kr/min,可抑制转子系统过早发生非线性涡动,为浮环轴承结构参数设计与试验提供理论支撑。     

一种准分布式光纤光栅传感实验仪的设计

本文设计的实验仪采用FBG应变传感原理、准分布式技术和匹配光栅解调法,克服了现有同类仪器相对缺乏且多为单点测量的不足.本设计采用结构相同的双悬臂梁分别作为传感与解调机构,应变的模拟与测试在仪器内部即可实现.该实验仪可完成FBG准分布式实验教学,作为相关课程的教学实验设备;亦可用作解调仪对外界匹配光栅的传感量进行解调.     

基于相对滑移理论的管带机直线爬坡段极限输送倾角研究

输送倾角是圆管带式输送机直线爬坡段设计中的关键难点,过大会发生胀管事故,过小则需重新布局管线导致整机成本大幅增加。基于相对滑移理论,构建了管带中物料的力学模型,采用导来摩擦因数表征物料与管带之间的滑移状态,推导不同填充率下导来摩擦因数与极限输送倾角之间的关系。然后针对50%,62%,75%三种典型填充率下某型圆管带式输送机运行工况,分析得出导来摩擦因数与输送倾角的函数关系,根据物料与圆管之间不发生相对滑移的基本准则,从而分别确定管带机的极限输送倾角为32°,34°,36°。该方法可为圆管带式输送机直线爬坡段物料输送倾角的设计与分析提供参考。     

考虑周向波形特性的航空管路弯曲成形起皱理论建模与临界成形半径分析

针对传统弯曲起皱理论模型忽略管材周向波形特性造成预测精度不高的难题，基于理论推导和参数拟合建立了管材起皱周向波形函数，结合管材弯曲应力特性建立了其成形起皱机理模型，采用有限元仿真以及实验方法验证了该理论模型的正确性。研究结果表明：新建理论模型的管材起皱预测准确度达到了94.5%,较传统模型提高了12%,改善了传统模型预测精度不高的难题；弯曲半径越小，管材越易起皱。工程中为避免起皱，临界弯曲成形半径不应小于1.89倍管道直径。     

大型旋转设备压液式自动平衡系统

压液式在线自动平衡系统作为一种新型的液体式自动平衡系统，具有结构简单、旋转部分无可动部件、动作环境封闭、平衡过程可逆且可停机保持等优点。相较于已有其他在线自动平衡系统，更适用于大型旋转设备领域。介绍该在线自动平衡系统的组成及工作原理，基于某最大直径达500mm的转子实际结构，通过有限元仿真对转子-轴承-单/双平衡执行器系统的动力学特性进行定量分析，据此设计的平衡执行器对原转子系统的动力学特性影响在2%以内；分别进行单/双平衡执行器的抑振效果模拟仿真，振幅降低70%以上。最终在模拟试验台上，通过单面自动平衡试验将转子振幅从18.6μm降至10.6μm，验证该平衡系统的可行性和有效性；通过双面动平衡将转子振幅从17.8μm降低至4.6μm，为后续双面自动平衡研究奠定技术基础。     

宏纤维复合材料作动器非对称迟滞建模与前馈线性化控制研究

宏纤维复合材料(Macro fiber composite, MFC)具有柔性高、驱动力大、机电响应快等优点被广泛应用于柔性结构精密变形控制，但其固有的非对称迟滞非线性特征严重影响控制精度。基于Sigmoid函数的凹凸形特征构造了非对称改进Bouc-Wen模型，采用信赖域反射法和异步粒子群优化相结合的混合算法对模型参数进行辨识，开展MFC作动器前馈线性化控制应用研究。结果表明，改进Bouc-Wen模型能够准确描述MFC作动器非对称迟滞特征，相对经典Bouc-Wen模型，改进Bouc-Wen模型对MFC在0.1 Hz、1 Hz、5 Hz下迟滞曲线拟合的相对均方误差分别降低了73%、71%、52%。非对称修正算子在电压加载和卸载阶段均呈现出凹凸组合修正方式，在电压加载阶段以凹修正为主，卸载阶段以凸修正为主。基于修正Bouc-Wen迟滞逆模型的前馈补偿方法对正弦波和三角波位移跟踪均具有较高的控制精度。