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融合短时傅里叶变换和卷积神经网络的托辊故障诊断方法

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工程设计学报 2024年

作者：谢苗孟庆爽李博卢进南李玉岐杨志勇辽宁工程技术大学机械工程学院新疆露天矿智能生产与管控重点实验室辽宁工程技术大学电气与控制工程学院

带式输送机是重要的物料运输设备，托辊是带式输送机上最关键的结构之一，托辊故障已成为带式输送机运行中的常态，若不能及时判断托辊故障将严重制约托辊安全运行，为了解决以上问题，同时考虑到带式输送机机头和机尾段干扰因素较多，... 详细信息

带式输送机是重要的物料运输设备，托辊是带式输送机上最关键的结构之一，托辊故障已成为带式输送机运行中的常态，若不能及时判断托辊故障将严重制约托辊安全运行，为了解决以上问题，同时考虑到带式输送机机头和机尾段干扰因素较多，所以本文以某矿带式输送机中间段托辊实际运行工况为背景，提出一种融合短时傅里叶变换（STFT）和卷积神经网络(CNN)算法的托辊运行状态诊断方法。以分布式光纤振动信号为基础，对托辊正常运行、轴承损坏、筒皮损坏工况下托辊运行的振动信号进行采集，并做短时傅里叶变换，得到托辊不同工况的频谱图样本，将其分为训练集和测试集，再将训练集输入到MATLAB的CNN模型中进行学习，不断更新不同工况下托辊运行状态特征，最后将得到的CNN模型应用在测试集中，输出托辊运行状态识别结果，所构建的CNN模型识别正确率可达到99.6%。将该方法在某矿上进行现场试验，对CNN模型诊断精度进行验证，实验结果表明，提出的方法对带式输送机中间段托辊不同运行状态有着较高的识别精度，CNN模型对托辊运行状态的识别正确率为96.5%，与MATLAB中的正确率相差3.1%，所以该诊断模型具有一定的可靠性，同时发现可以通过不断增加托辊不同工况下的数据集来提高此方法的鲁棒性，是一种基于大数据的可靠的故障诊断方法。

关键词：托辊故障诊断光纤传感卷积神经网络短时傅里叶变化

库布齐沙漠地表沉积物粒度与地球化学特征的空间分布研究

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库布齐沙漠地表沉积物粒度与地球化学特征的空间分布研究

作者：孟庆爽内蒙古农业大学

学位级别：硕士

库布齐沙漠是防沙治沙的重点区域,由于风沙活动在空间上的不稳定性,导致沉积物的输移距离、物质组成、区域环境均有所差异。在风力作用下,地表沉积物的粒度组成和地球化学特征也受到不同程度的影响。为了阐述库布齐沙漠粒度与地球化学... 详细信息

库布齐沙漠是防沙治沙的重点区域,由于风沙活动在空间上的不稳定性,导致沉积物的输移距离、物质组成、区域环境均有所差异。在风力作用下,地表沉积物的粒度组成和地球化学特征也受到不同程度的影响。为了阐述库布齐沙漠粒度与地球化学的空间分布特征,分析沉积环境及物源信息,本文通过野外调查与资料查阅的方式,并运用风沙物理学原理从沉积物粒度特征、地球化学特征及空间分布情况等方面入手,在不同区域、不同植被盖度以及不同下垫面等角度对库布齐沙漠地表沉积物的沉积物特征与沉积环境进行研究,研究结果为:(1)库布齐沙漠地表沉积物的优势粒级是细沙(44.28%)和中沙(40.21%),平均粒径为2.410?,整体偏细,分选系数为0.730处于分选中等,偏度为-0.030属于近对称,峰态为0.780属于宽峰态。沙漠由东向西沉积物颗粒逐渐变大,细沙组分含量呈逐渐递减趋势,中沙组分含量呈逐渐递增趋势;平均粒径和偏度逐渐递减,分选系数和峰态呈先增加后减小趋势。沿主风向沉积物粒度变细;沙漠西部的沉积物颗粒持续向粗颗粒阶段发展。(2)石英、长石、白云母、绿泥石、方解石、白云石、透闪石是库布齐沙漠地表沉积物的主要矿物。由东向西石英呈递增趋势分布,长石呈递减趋势分布,方解石呈倒V型分布,绿泥石呈V型分布,白云石呈M型分布,白云母和透闪石呈先减少后增加再减少趋势分布。常量元素以Si O(76.28%)、AlO(8.85%)为主;微量元素主要以Cr(48.17%)、Zr(40.38%)、Zn(35.03%)为主。(3)元素与上陆壳UCC对比结果显示,库布齐沙漠常量元素表现为富Si O、Ca O、FeO、KO、Ti O贫AlO、NaO现象,微量元素中Zr元素表现为强亏损,其他元素均为中等亏损;CIA值在35-50之间,处于未风化或弱风化状态。常量元素和轻矿物具有明显粒度效应,微量元素无明显粒度效应。(4)库布齐沙漠的沉积环境可分为三种:风成沉积环境、湖泊沉积环境及河道沉积环境。库布齐沙漠样品多为石质沙屑砂岩;沙漠东部的沉积物为“近源”,沙漠西部沉积物为“远源”。

关键词：地表沉积物地球化学粒度效应沉积环境库布齐沙漠

研发投入对高新技术企业财务绩效的驱动效应研究 ——以中兴通讯为例

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研发投入对高新技术企业财务绩效的驱动效应研究 ——以中兴通讯...

作者：孟庆爽沈阳建筑大学

学位级别：硕士

创新是国家发展的动力和支撑,也是帮助企业巩固行业地位的基本手段。由此可以看出,创新已经成为了时代主题,对经济发展有着不可忽视的建设性作用。企业作为国家科技创新的主体,肩负着将创新转化为发展动力的重要责任,其中依赖创新驱动... 详细信息

创新是国家发展的动力和支撑,也是帮助企业巩固行业地位的基本手段。由此可以看出,创新已经成为了时代主题,对经济发展有着不可忽视的建设性作用。企业作为国家科技创新的主体,肩负着将创新转化为发展动力的重要责任,其中依赖创新驱动要素的高新技术企业的发展对我国现阶段经济发展的重要性正在不断上升,同时也能够检验我国建设创新型国家的成果。而高新技术企业的创新基本都通过研发活动来实现,因此研发投入与企业绩效的关系成为了众多学者关注的话题。在关于二者关系的研究中,有多位学者都认可研发投入能够对高新技术企业的财务绩效产生驱动效应的结论。本文以电子信息技术技术行业中成立最早、实力最强、规模最大的公司之一中兴通讯作为案例企业,对其研发投入、财务绩效以及研发投入与财务绩效的相关性展开分析,为了发现中兴通讯在研发活动中所存在的问题,探讨如何对其进行改进,同时选取华为公司进行对比分析。通过相关性分析发现滞后两期的研发投入会对中兴通讯财务绩效产生驱动效应,即滞后两期的研发投入能够显著促进企业财务绩效的提升。结合与华为公司的对比分析提出中兴通讯在研发活动上有待改善的不足之处并提出针对性的可行建议,以期为中兴通讯及我国高新技术企业通过研发活动来提升企业经营绩效提供一定的参考性。

关键词：高新技术企业研发投入财务绩效

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弛张筛筛分效率与筛面磨损的匹配优化研究

煤炭科学技术 2023年第11期51卷 202-213页

作者：周永利毛君谢苗毋龙飞朱昀孟庆爽辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 国能准能集团有限责任公司内蒙古鄂尔多斯013000 辽宁工程技术大学矿产资源开发利用技术及装备研究院辽宁阜新123000

为提高煤炭分选过程的生产效率,增加分选设备的使用寿命,最大限度地发挥选煤厂筛分设备潜在的生产能力,提高筛分工艺的合理性,以全面提升弛张筛筛分系统的筛分效率降低筛面磨损率,提出通过调节弛张筛性能参数的措施,使筛分效率达到最优... 详细信息

为提高煤炭分选过程的生产效率,增加分选设备的使用寿命,最大限度地发挥选煤厂筛分设备潜在的生产能力,提高筛分工艺的合理性,以全面提升弛张筛筛分系统的筛分效率降低筛面磨损率,提出通过调节弛张筛性能参数的措施,使筛分效率达到最优,同时减小筛面的磨损。将柔性筛板离散化处理以降低柔性筛板仿真过程的复杂性,采用多体动力学仿真和离散元法耦合的方式,对筛面的筛分过程进行数值模拟,获得了弛张筛性能参数:弛张频率、筛面倾角、弛张量对筛分效率的影响规律,并综合考虑相关系数法和显著性检验方法,确定了弛张量为影响筛分效率的非关键因素。在总结了弛张筛筛分过程的磨损规律的基础上,通过Relative Wear和Archard Wear模型获得了仿真过程中筛面弛张量对磨损深度的影响规律。基于弛张量对筛分效率与磨损深度的双重影响,选用线性加权法进行筛面性能的多目标优化,获得了保证筛分效率最高磨损深度最小的筛面性能参数,并进行仿真验证。研究结果表明:筛分效率随筛面倾角的增大而减小,弛张量与弛张频率越大呈现先增大后减小的变化规律;筛面磨损与筛面弛张量同样呈先增大后减少趋势,综合考虑筛分效率与筛面磨损,获得了最优的筛面性能参数,即当筛面弛张量选择5 mm时,筛分效率可达到80.85%,而筛面磨损深度仅为0.0516 mm,相较于最优筛分效率时筛面磨损量减少了26.5%,而筛分效率仅降低0.48%,能够在对筛分效率影响较小的条件下显著降低筛面磨损程度。表明经过优化后的弛张筛筛分性能具有了明显的改善。采用上述技术方案能够有效提高分选过程中筛分环节的性能参数,提升设备生产能力,同时为选煤厂分选系统的智能化提供了技术支撑。

关键词：煤炭分选弛张筛离散元仿真筛分效率筛面磨损

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基于振动模型的掘进机截割系统稳定性预测

振动．测试与诊断 2023年第3期43卷 563-571,623,624页

作者：谢苗王贺刘杰任泽刘治翔孟庆爽朱昀辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 辽宁省大型工矿装备重点实验室阜新123000 华能煤炭技术研究有限公司北京100070 国家能源集团国际工程咨询有限公司北京100070

掘进机截割过程受动态径向和轴向载荷影响,截割臂会产生水平和竖直方向的摆动,摆动截割过程由煤岩反作用力产生的截割振动对截齿冲击最大,其振动量大小直接影响截割头的稳定性。为判断截割过程截割载荷是否稳定,首先,基于岩石断裂力学... 详细信息

掘进机截割过程受动态径向和轴向载荷影响,截割臂会产生水平和竖直方向的摆动,摆动截割过程由煤岩反作用力产生的截割振动对截齿冲击最大,其振动量大小直接影响截割头的稳定性。为判断截割过程截割载荷是否稳定,首先,基于岩石断裂力学和煤岩破碎理论,建立掘进机截割系统物理本构模型,构建截齿和截割头截割载荷谱函数;其次,基于牛顿差值多项式方法进行截割过程截割稳定性预测,构建多因素耦合的非线性截割系统动力学方程,求解动态振动稳定域截割曲线(截割稳定性叶瓣图);然后,提出一种基于相关系数的无量纲截割振动判定准则,从理论和实际两方面判定截割头不同时刻的截割状态;最后,通过搭建截割系统实验台,进行截割系统模态参数辨识实验,测试破岩过程截割头截齿随机载荷特性,研究不同截割参数组合下截割载荷变化规律,得出截割头转速与截割深度的最佳匹配关系,从而证明截割稳定性叶瓣图的正确性。

关键词：悬臂式掘进机截割载荷谱稳定性叶瓣图牛顿多项式截割稳定性预测

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基于改进离散方法的截割稳定性预测分析

中国机械工程 2023年第18期34卷 2153-2164,2176页

作者：谢苗朱昀刘杰任泽杨志勇刘治翔王贺孟庆爽辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 辽宁省大型工矿装备重点实验室阜新123000 华能煤炭技术研究有限公司北京100071 国家能源集团国际工程咨询有限公司北京100010 新疆露天矿智能生产与管控重点实验室昌吉831100

为了研究悬臂式掘进机截割头煤岩多重交互与速度效应对截割头颤振稳定性的影响,考虑煤岩物理特性、截割头结构参数、截割头运动参数,拟合截割头截割深度与参与截割截齿的函数表达,建立了截齿动态截割的截割状态力学特性方程,并基于截齿... 详细信息

为了研究悬臂式掘进机截割头煤岩多重交互与速度效应对截割头颤振稳定性的影响,考虑煤岩物理特性、截割头结构参数、截割头运动参数,拟合截割头截割深度与参与截割截齿的函数表达,建立了截齿动态截割的截割状态力学特性方程,并基于截齿截割头映射关系,构建了包含截割头煤岩多重交互与速度效应的截割动力学模型。提出了一种基于牛顿拉格朗日混合插值的改进离散方法,阐明了截割状态下再生效应与速度效应的耦合作用对截割颤振稳定性的影响规律。将改进全离散方法与全离散法、半离散法进行对比,证明了基于混合插值方法的改进全离散法的优越性。基于改进全离散法研究了不同截割系统动力学参数对稳定性的影响。基于相似试验理论,搭建截割头煤岩系统截割实验台,进行了截割系统颤振模拟实验。结果表明,构建的改进全离散方法能够很好地预测实际截割状态。

关键词：悬臂式掘进机颤振动态截割截割稳定性

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研发投入与企业产出关系文献综述

商场现代化 2022年第16期 110-112页

作者：孟庆爽沈阳建筑大学管理学院

研发活动是企业获得竞争优势的重要渠道,企业研发投入水平在一定程度上反映了企业的自主创新意识。因此研发投入与企业产出之间的关系成为了众多学者关注的热点问题。但由于研究方法和研究样本之间的异质性导致研究结论多样化,目前尚未... 详细信息

研发活动是企业获得竞争优势的重要渠道,企业研发投入水平在一定程度上反映了企业的自主创新意识。因此研发投入与企业产出之间的关系成为了众多学者关注的热点问题。但由于研究方法和研究样本之间的异质性导致研究结论多样化,目前尚未形成统一的定论。本文对研发投入与企业产出之间关系的相关文献进行梳理,以期为企业展开研发活动提出建设性意见。

关键词：研发投入企业产出文献综述

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财政补贴对企业研发投入与产出影响文献综述

合作经济与科技 2023年第6期 126-127页

作者：孟庆爽沈阳建筑大学管理学院辽宁·沈阳

目前,我国经济发展已经逐渐转化为创新驱动模式,企业作为科技创新主体,其创新能力对我国经济发展水平具有重要影响,同时企业的可持续发展也离不开创新水平的不断提高。因此,为鼓励企业创新,我国使用一系列财税工具来加大研发投入。财政... 详细信息

目前,我国经济发展已经逐渐转化为创新驱动模式,企业作为科技创新主体,其创新能力对我国经济发展水平具有重要影响,同时企业的可持续发展也离不开创新水平的不断提高。因此,为鼓励企业创新,我国使用一系列财税工具来加大研发投入。财政补贴在企业研发资金结构中的占比越来越大,已经成为研发投入的重要组成部分。财政补贴与企业研发活动之间有着复杂的相互关系,因此三者关系引起学者们的热议。本文通过梳理国内学者关于三者关系的研究成果发现:财政补贴对企业研发投入有挤入效应,也有挤出效应,尚未形成统一结论;而对于财政补贴对企业产出的影响,大部分学者都认可财政补贴对企业产出有着激励效应的观点。

关键词：财政补贴研发投入文献综述

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带式输送机中间段托辊故障检测方法研究

中国安全科学学报 2023年第S2期33卷 41-48页

作者：井庆贺张启良王增仁刘东星谢苗孟庆爽扎赉诺尔煤业有限责任公司内蒙古满洲里021400 辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000

为及时准确地判断托辊的安全运行状态,减少托辊故障运行,以某矿带式输送机中间段托辊实际运行工况为背景,研究托辊正常工况、轴承损坏和断裂的故障工况振动信号特征,采用离散小波变换(DWT)降噪处理采集的振动信号,通过局部平均分解(LMD... 详细信息

为及时准确地判断托辊的安全运行状态,减少托辊故障运行,以某矿带式输送机中间段托辊实际运行工况为背景,研究托辊正常工况、轴承损坏和断裂的故障工况振动信号特征,采用离散小波变换(DWT)降噪处理采集的振动信号,通过局部平均分解(LMD)成若干PF分量之和,选取相关系数大的分量作进一步分析,将提取到的最佳特征作为反向传播神经网络(BPNN)输入,构建反向传播神经网络对托辊运行状态分类,并在某矿带式输送机上进行托辊运行状态诊断试验。试验结果表明:通过DWT-LMD-BPNN算法可以准确识别托辊故障类型,并确定托辊故障发生的位置,实现带式输送机中间段托辊故障超前预警,融合DWT-LMD-BPNN方法检测托辊故障的准确度为93%,可为后续搭建带式输送机智能监测平台提供研究基础。

关键词：托辊故障振动信号离散小波变换(DWT) 局部平均分解(LMD) 反向传播神经网络(BPNN)