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高性能梯度纳米钛板的超声表面深滚压制备及组织性能研究

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机械工程学报 2024年第6期60卷 227-235页

作者：韩静张政宋元明孙启胜刘志远孙甲鹏曹超赵继云中国矿业大学机电工程学院徐州221116 河海大学力学与材料学院南京221100

低的强度极大限制了工业纯钛的应用。采用超声表面深滚压(Ultrasonic severe surface rolling,USSR)制备了高强度、耐腐蚀、光洁表面的高性能纯钛板材。单次USSR加工在纯钛表面获得了厚度约1.3 mm的梯度硬化层和良好镜面效果的光洁表面;... 详细信息

低的强度极大限制了工业纯钛的应用。采用超声表面深滚压(Ultrasonic severe surface rolling,USSR)制备了高强度、耐腐蚀、光洁表面的高性能纯钛板材。单次USSR加工在纯钛表面获得了厚度约1.3 mm的梯度硬化层和良好镜面效果的光洁表面;USSR试样具有梯度纳米结构表面层,即晶粒尺寸、位错和孪晶密度随深度梯度变化,最表面层晶粒细化至52.2 nm;USSR试样屈服强度和抗拉强度相比未加工试样分别提高了33.8%和10.9%,表面硬度提高了50.9%,同时保持了20.8%的断裂延伸率;USSR试样在Hank’s溶液中的钝化电流密度降低,极化电阻增大,钝化膜稳定性和钝化能力提高。USSR试样的高强度主要来源于晶界强化、位错强化、孪晶强化和异质变形诱导强化;高密度非平衡晶界和光洁表面有利于稳定钝化膜的形成,提高了纯钛钝化能力。研究结果为工业纯钛力学性能和腐蚀阻力的改善提供了新的思路。

关键词：钛梯度纳米强度塑性耐蚀性表面强化

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高水基液压马达配流机构的研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第9期51卷 19-29页

作者：于鸣泉赵继云满家祥郜青文中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221110 中国矿业大学矿山机电设备江苏省重点实验室江苏徐州221116 徐州工程学院机电工程学院江苏徐州221110

高水基液压马达由于其介质友好性可用于煤矿、食品、水下作业等领域,但目前水马达仍沿用油马达结构,仅将介质更换为高水基乳化液。马达的传统轴、盘配流机构在低速、高压、高水基工况下会产生严重泄漏、锈蚀现象,且阀配流机构存在的问... 详细信息

高水基液压马达由于其介质友好性可用于煤矿、食品、水下作业等领域,但目前水马达仍沿用油马达结构,仅将介质更换为高水基乳化液。马达的传统轴、盘配流机构在低速、高压、高水基工况下会产生严重泄漏、锈蚀现象,且阀配流机构存在的问题是一个柱塞需要配备两个单向配流阀,导致马达体积较大,同时配流阀间需准确配合,否则会出现窜、困液现象。针对以上问题提出了一种阀配流机构来控制马达配流,其由梭阀和凸轮组成,其中凸轮驱动顶杆实现柱塞的进排液过程。文中首先对配流阀进行结构设计和理论分析,揭示其配流原理;其次在AMESim中分析其参数的动态响应特性,选择正弦加速度函数曲线控制的凸轮来驱动阀芯,并选取压力和流量波动小的直径0.6 mm的阀芯通流孔,优化了配流结构。对马达整机性能进行仿真,整机扭矩波动为7.39%,验证了该机构良好的配流性能。运用Fluent仿真优化阀内流场,选用压降小、速度分布均匀的豁槽结构,并在此基础上进行样机制备和实验分析。在16 MPa工况下,柱塞腔可建压迅速,配流阀入口的压力波动率为12.5%,且泄漏量仅为2滴/min。可知此配流梭阀应用于高水基液压马达后,可以实现稳定配流。

关键词：高水基液压配流机构数值模拟液压马达流体传动

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双阀芯增量式高水基数字阀的设计及试验研究

工程科学与技术 2023年

作者：张鹤赵继云王云飞王葛徐州工程机械集团有限公司中国矿业大学安全工程学院中国矿业大学机电工程学院

刮板输送机的直线度控制，是实现煤矿智能化的关键技术，但由于井下工作面通断式支架电液阀的不连续性，难以满足综采工作面直线度的自适应控制需求。此外，由于支架液压系统采用乳化液作为介质，用于油介质的比例阀难以直接用于支架液... 详细信息

刮板输送机的直线度控制，是实现煤矿智能化的关键技术，但由于井下工作面通断式支架电液阀的不连续性，难以满足综采工作面直线度的自适应控制需求。此外，由于支架液压系统采用乳化液作为介质，用于油介质的比例阀难以直接用于支架液压系统中。针对上述问题，提出了一种新型双阀芯增量式高水基数字阀结构，其主要由电机丝杠驱动部、双阀芯组件和阀块组成。首先，对双阀芯增量式数字阀的结构和工作原理进行了分析，因其新型的双阀芯结构形式，可实现负载口独立控制，兼具开环与闭环两种工作方式；其次，对阀芯阀座处的关键密封副进行数学建模，综合考虑密封比压与密封接触宽度时，发现采用“硬对软”材料配对时，可兼顾密封副的密封性与使用寿命，且在阀座半锥角为0.61rad时达到最佳效果；再次，对电-机械转换器进行建模并采用滑模控制算法进行仿真分析，正弦响应时，滑模控制算法经过0.08s能稳定跟踪参考信号，响应性能明显优于PID；最后，搭建xPC Target实时控制平台进行样机试验，测试了密封副的密封性、不同电机细分控制下和不同阶跃幅值下的性能，试验结果表明：在21MPa压力下能可靠密封；采用1600脉冲/转的细分控制性能最佳；0.2mm阶跃响应时，其响应时间为0.25s，稳态误差为3mm，其流量为13L/min，具有较优的控制性能。

关键词：液压支架高水基增量式数字阀滑模控制细分控制

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低速大扭矩液压马达的配流机构研究

华南理工大学学报(自然科学版) 2023年第11期51卷 101-109页

作者：于鸣泉赵继云满家祥王云飞中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省矿山机电装备重点实验室江苏徐州221116 徐州工程学院机电工程学院江苏徐州221110 徐州徐工基础工程机械有限公司江苏徐州221116

在煤矿、食品和水下等应用中,低速大扭矩高水基液压马达具有高比功率和介质友好性的优点。但目前高水基液压马达仍保持液压油马达的配流结构不变,仅替换工作介质,将液压油替代为高水基乳化液。然而,传统配流盘结构使用弹簧力压紧,保证密... 详细信息

在煤矿、食品和水下等应用中,低速大扭矩高水基液压马达具有高比功率和介质友好性的优点。但目前高水基液压马达仍保持液压油马达的配流结构不变,仅替换工作介质,将液压油替代为高水基乳化液。然而,传统配流盘结构使用弹簧力压紧,保证密封,但在低速、高压和高水基工况下,配流盘磨损严重,从而产生严重泄漏。针对高水基乳化液驱动系统,文中提出了一种由阀、轴承和五星轮组成的阀配流机构,马达的进排液过程通过配流阀控制,而配流阀的启闭由五星轮驱动控制;然后,对比分析了偏心轮、凸轮和五星轮配流机构的配流规律及优缺点,发现五星轮配流结构可减小顶杆应力集中并解决了顶杆自旋卡紧现象;最后,利用AMESim仿真验证了五星轮配流结构的优越性,还制备了样机并进行性能实验。结果表明:在不同转速(10~90r/min)和压力(5~21MPa)下,柱塞腔内的压力可迅速建立;与传统配流盘机构相比,21MPa、90r/min高水基工况下阀配流机构的泄漏量仅为0.15mL/min,显著提高了马达容积效率。

关键词：高水基液压马达数值仿真阀配流机构低速大扭矩流体传动

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基于干扰观测器的状态受限多缸同步控制策略

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第2期50卷 93-101,136页

作者：王云飞赵继云满家祥丁海港中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 徐州工程机械集团有限公司江苏徐州221116

针对液压支架群多缸同步拉架过程,提出了基于干扰观测器的状态受限同步控制策略。首先分析了多缸之间的关系,基于等同控制的思想为每个子系统设计了干扰观测器以估计和补偿系统的不确定性和外来干扰;利用障碍李雅普诺夫理论对系统位置... 详细信息

针对液压支架群多缸同步拉架过程,提出了基于干扰观测器的状态受限同步控制策略。首先分析了多缸之间的关系,基于等同控制的思想为每个子系统设计了干扰观测器以估计和补偿系统的不确定性和外来干扰;利用障碍李雅普诺夫理论对系统位置和速度的最大误差进行限制;引入动态面理论避免反步设计过程中的微分爆炸现象,简化了控制器的设计过程;以ZY3200/08/18D型电液控制液压支架为模型在Simulink中进行了仿真分析,随后搭建模拟实验台进行了实验验证。仿真和实验结果表明,所设计的位置同步控制策略拥有较高的轨迹跟踪精度和同步精度。

关键词：多缸位置同步干扰观测器状态受限障碍李雅普诺夫函数动态面

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曲轴摆缸式阀配流水液压马达工作特性研究

农业机械学报 2023年第1期54卷 450-458页

作者：满家祥赵继云王云飞黄笛刘磊于鸣泉徐州工程学院机电工程学院徐州221018 中国矿业大学机电工程学院徐州221116 徐州工程机械集团有限公司徐州221011

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯... 详细信息

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯通断、柱塞进回液间的对应关系,分析马达角排量波动随转角、结构设计参数K的变化规律,当结构设计参数K为0.13时,马达输出扭矩波动率为6.59%。在AMESim中建立了配流阀及单柱塞配流过程的仿真模型,分析配流阀的工作特性及单柱塞动态配流性能,工作中配流阀产生最大压降为0.08 MPa,进/回液配流阀无高低压串液。为验证阀配流结构在水液压马达中的工作性能,建立阀配流单柱塞试验台,并研究不同工况下的配流工作特性。试验结果表明,配流阀在马达转速0~60 r/min、压力0~21 MPa的工况下稳定配流,进液阀口压力在柱塞腔进回液转换时存在瞬间小幅压力波动,但对配流过程基本无影响,阀配流结构能够满足曲轴摆缸式马达柱塞的配流需求,为低速大扭矩水液压马达的配流提供了思路。

关键词：水液压阀配流低速大扭矩液压马达性能测试

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淬火温度对Cr23高铬铸铁组织性能的影响

铸造 2023年第10期72卷 1284-1287页

作者：李毅赵继云朱鹏霄中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 江苏徐工工程机械研究院有限公司江苏徐州221004 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

通过光学显微镜、显微硬度、洛氏硬度及冲击试验,研究了不同淬火温度对Cr23高铬铸铁组织性能的影响,并采用MMW-1立式万能磨损试验机对Cr23的磨损性能进行了测试分析。结果表明:900℃淬火后Cr23高铬铸铁中铸态组织未完全消失;950℃淬火... 详细信息

通过光学显微镜、显微硬度、洛氏硬度及冲击试验,研究了不同淬火温度对Cr23高铬铸铁组织性能的影响,并采用MMW-1立式万能磨损试验机对Cr23的磨损性能进行了测试分析。结果表明:900℃淬火后Cr23高铬铸铁中铸态组织未完全消失;950℃淬火回火后Cr23高铬铸铁的组织为白色的块状、条状碳化物和回火马氏体,二次碳化物弥散分布在基体上;1000℃淬火回火后Cr23高铬铸铁中的组织由回火马氏体、残余奥氏体及长条状碳化物组成,残余奥氏体及回火马氏体都呈现灰黑色。随着淬火温度的增加,高铬铸铁的硬度先升后降,冲击韧性呈下降趋势。高铬铸铁中弥散分布的碳化物可有效提高其耐磨性,回火马氏体基体为碳化物提供支撑,防止其剥落。试样经过950℃淬火+250℃回火后抗磨性最好,较l000℃淬火+250℃回火处理的试样提高了41.4%。

关键词： Cr23高铬铸铁显微组织碳化物冲击韧性抗磨性

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医用水射流发生装置出口参数匹配设计方法

机械工程学报 2022年第12期58卷 293-300页

作者：曹超赵继云李桂林丁海港康建宏韩静中国矿业大学机电工程学院徐州221116 中国矿业大学安全工程学院徐州221116 徐州医科大学附属徐州市妇幼保健院徐州221000

提出了用于软组织分离的医用水射流发生装置出口参数匹配设计方法,从射流动力匹配分离对象断裂性能和临床操作空间两个方面完善了射流参数的优化路径。面向软组织弹性变形特征,分析射流直径和冲击速度对冲击过程中水锤作用时间和范围的... 详细信息

提出了用于软组织分离的医用水射流发生装置出口参数匹配设计方法,从射流动力匹配分离对象断裂性能和临床操作空间两个方面完善了射流参数的优化路径。面向软组织弹性变形特征,分析射流直径和冲击速度对冲击过程中水锤作用时间和范围的影响机制。基于微小尺度水射流的动力分布特点,建立与直径相关的射流初始段长度即临床操作时射流动力集中区间长度的计算模型。结果表明,针对力学性能不同的分离对象,在保证射流初始段长度的前提下,通过冲击速度或者压力与出口直径的组合设计能够优化临床应用效果。通过光学观测方法,以微小尺度射流发生系统试验验证了出口直径0.2mm条件下形成的射流动力集中区域能够符合临床操作需要。研究结果为医用射流发生装置分级设计和应用奠定了理论基础。

关键词：医用水射流水锤作用软组织破坏微小尺度匹配设计

基于动静态视图的实例推理关键技术及其应用研究

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中国机械工程 2002年第20期13卷 1748-1751页

作者：赵继云苗运江中国矿业大学

根据设计实例产生具有过程性的特点 ,引入实例的动态视图、静态视图和实例原型等概念 ,探讨了实例模型的组成和表示方法 ,提出基于索引拓展的实例检索模型 ,讨论了实例修改的策略。结合实例检索模型。

关键词：实例推理实例动态视图实例静态视图产品快速开发