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智能化矿用喷浆机器人研究及应用

中国煤炭 2024年第7期50卷 91-96页

作者：贾建龙王志鹏赵耀斌刘飞贾明超高子龙呼雨陈利剑国能榆林能源有限责任公司青龙寺煤矿分公司陕西省榆林市719400 中煤科工机器人科技有限公司广东省深圳市518057

针对现有井下传统人工喷浆存在的作业效率低、劳动强度大等问题,研究出一种智能化矿用喷浆机器人,结合巷道喷浆工艺,提出了一体化自主喷浆作业工艺完成上料、搅拌、远距离泵送及喷浆的全自动流程化作业;介绍了智能化矿用喷浆机器人的系... 详细信息

针对现有井下传统人工喷浆存在的作业效率低、劳动强度大等问题,研究出一种智能化矿用喷浆机器人,结合巷道喷浆工艺,提出了一体化自主喷浆作业工艺完成上料、搅拌、远距离泵送及喷浆的全自动流程化作业;介绍了智能化矿用喷浆机器人的系统组成,采用模块化设计方法,基于拖缆式供电、全液压驱动、多传感器布局等实现机器人样机研制;重点阐述了喷浆机械臂壁面感知与路径规划技术,实现对喷浆机械臂更加高效、稳定的喷浆作业;现场应用表明,采用智能化矿用喷浆机器人一次喷浆作业需1~2人参与,作业效率为18 min/m,对比人工作业,喷浆效率提升2倍,且喷浆作业质量得到显著改善,实现了井下巷道高效、高质量的智能化喷浆作业。

关键词：喷浆机器人喷浆作业工艺喷浆机械臂壁面感知路径规划

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带气吹卸除装置的搅拌罐式过滤机残余滤饼去除率的试验研究

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化工机械 2024年第1期51卷 13-18页

作者：邓超陈崔龙朱碧肖丁建国方毅合肥通用环境控制技术有限责任公司合肥通用机械研究院有限公司

针对搅拌罐式过滤机卸料后存在残余滤饼的问题,设计了一套带气吹卸除装置并进行试验,研究了不同喷嘴类型、喷嘴吹扫角度、喷嘴距离滤饼表面高度对残余滤饼去除率的影响。结果表明:在喷嘴类型选用槽缝式吹气喷嘴、喷嘴吹扫角度45°、喷... 详细信息

针对搅拌罐式过滤机卸料后存在残余滤饼的问题,设计了一套带气吹卸除装置并进行试验,研究了不同喷嘴类型、喷嘴吹扫角度、喷嘴距离滤饼表面高度对残余滤饼去除率的影响。结果表明:在喷嘴类型选用槽缝式吹气喷嘴、喷嘴吹扫角度45°、喷嘴距离滤饼表面高度选择100 mm、气源压力0.3 MPa、吹扫时间15 min的条件下,残余滤饼去除率最高,该结果可为该装置的工业化应用提供参考。

关键词：搅拌罐式过滤机气吹卸除装置残余滤饼去除率

磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削力模型与验证

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机械工程学报 2024年第9期60卷 323-337页

作者：崔歆李长河张彦彬杨敏周宗明刘波王春锦青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 汉能(青岛)润滑科技有限公司青岛266200 四川明日宇航工业有限责任公司什邡618400 香港理工大学超精密加工技术国家重点实验室中国香港999077

磨削是获得航空航天难加工材料高表面质量和加工精度不可或缺的方法,尤其是以大切削弧长为特点的高效率磨削在航空航天领域获得广泛的应用。但是,润滑剂在大切削弧长工件/磨粒界面牵引动力不足,导致浸润性能和冷却润滑缺失、工件表面完... 详细信息

磨削是获得航空航天难加工材料高表面质量和加工精度不可或缺的方法,尤其是以大切削弧长为特点的高效率磨削在航空航天领域获得广泛的应用。但是,润滑剂在大切削弧长工件/磨粒界面牵引动力不足,导致浸润性能和冷却润滑缺失、工件表面完整性恶化。基于此,提出磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削新工艺,但磁场作用下的磁性纳米润滑剂微界面浸润动力学尚不明确,磁场力赋能作用下的磨削力模型尚未建立。首先,揭示磨削区磁力牵引润滑剂输运动力学规律,建立磁场作用下的润滑剂浸润速度与流量模型。其次,提出基于截角六面体磨粒几何模型的砂轮建模方法,揭示单颗磨粒力学行为并建立切削力数学模型。最后,进行磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削钛合金磨削力模型的实验验证。结果表明,磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削新工艺能显著提升润滑剂浸润速度和流量,相比无磁场,磁场强度为5×10^(5) A/m时法向和切向磨削力分别降低31.8%和74.3%;磨削力预测值与试验值吻合度较好,切向和法向磨削力最小平均偏差分别为9.2%和5.7%。研究为磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削提供理论依据,为难加工材料的大弧长磨削的高表面完整性要求提供技术支持。

关键词：磨削磁性纳米润滑剂磁力牵引动力学行为力学模型

初始脂肪含量对超高温灭菌牛奶贮存品质变化及货架期的影响

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食品与发酵工业 2024年第1期50卷 127-132页

作者：习鸿杰宋利君邓玉明李泽鹏卢立新曾科江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122 内蒙古乳业技术研究院有限责任公司内蒙古呼和浩特010100

该文旨在研究初始脂肪含量、贮存温度对超高温灭菌(ultra high temperature sterilized,UHT)牛奶贮存期间的品质变化及货架期影响规律。对23、30、37℃无光照贮存过程中不同初始脂肪含量UHT纯牛奶的色泽、蛋白水解度、羰基含量进行分析... 详细信息

该文旨在研究初始脂肪含量、贮存温度对超高温灭菌(ultra high temperature sterilized,UHT)牛奶贮存期间的品质变化及货架期影响规律。对23、30、37℃无光照贮存过程中不同初始脂肪含量UHT纯牛奶的色泽、蛋白水解度、羰基含量进行分析,比较各指标对感官评分的Pearson系数,应用Arrhenius方程等建立货架期预测模型。随着贮存时间的延长、贮存温度的升高,样品的褐变指数、蛋白水解度、羰基含量均随之提高,而感官评分值降低;将感官评分和其他指标进行Pearson相关性分析筛选出褐变指数作为反映其品质变化的关键指标,建立基于初始脂肪含量和贮存温度影响的货架期预测模型,模型预测值与实际货架期验证比较,相对误差小于10%。所建预测模型可有效预测无光照下不同初始脂肪含量UHT牛奶货架期。

关键词： UHT牛奶脂肪含量褐变指数货架期预测模型

周期电磁力下变压器绝缘垫块动态机械特性研究

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绝缘材料 2024年第5期57卷 95-102页

作者：钱国超胡锦代维菊王浩州赵汉武洪凯星云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650214 云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明650051 中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

绝缘垫块的机械特性是变压器绕组结构建模的关键因素。运行变压器绕组受到周期电磁力作用,静态的应力-应变测试结果无法表征绝缘垫块的动态机械特性。针对周期电磁力下绝缘垫块的动态机械特性,本研究提出了一个非对称的滞回模型,该模型... 详细信息

绝缘垫块的机械特性是变压器绕组结构建模的关键因素。运行变压器绕组受到周期电磁力作用,静态的应力-应变测试结果无法表征绝缘垫块的动态机械特性。针对周期电磁力下绝缘垫块的动态机械特性,本研究提出了一个非对称的滞回模型,该模型不仅包含线性的阻尼和刚度,还包含非线性的动态刚度。在实验中,利用气动激振器模拟电磁力的幅值和频率,获取不同压紧力下绝缘垫块的应力-应变数据,并利用基于NSGA-Ⅱ算法的多目标优化算法训练模型参数。结果表明:绝缘垫块的刚度和阻尼均与压紧力存在密切关系,且油浸垫块具有较明显的阻尼特征。随着压紧力的增大,加压和减压过程中绝缘垫块的动态刚度幅值减小。与周期电磁力的幅值相比,其频率对绝缘垫块机械特性的影响更显著。

关键词：变压器绝缘垫块机械特性滞回模型 NSGA-Ⅱ

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微克飞行器MEMS气动控制微系统

探测与控制学报 2024年第3期46卷 60-65页

作者：栗文凯石云波赵锐马昊天闫晓朋中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051 山西北方机械制造有限责任公司山西太原030000

针对微克飞行器对毫米级的控制系统的需求,借助MEMS技术,提出一种微型化的气动控制系统。借助蠕动电极可累积作用效果的特点,使控制系统在力与体积之间达到良好的平衡,达到在小体积内获得高驱动力的目标,通过理论分析和尺寸优化完成结... 详细信息

针对微克飞行器对毫米级的控制系统的需求,借助MEMS技术,提出一种微型化的气动控制系统。借助蠕动电极可累积作用效果的特点,使控制系统在力与体积之间达到良好的平衡,达到在小体积内获得高驱动力的目标,通过理论分析和尺寸优化完成结构的设计,并进行有限元仿真分析。仿真结果表示,最终设计的微系统面积为22 mm×12 mm,可以产生433 mN的驱动力,可使控制面实现偏转角在12°范围内的角度调控。

关键词：微克飞行器控制系统蠕动电极控制面姿态角

基于循环神经网络的运行变压器绕组压紧状态检测

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智慧电力 2024年第8期52卷 129-136页

作者：钱国超胡锦代维菊王浩州赵汉武洪凯星云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217 云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明650217 中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

绕组是变压器的核心部件,以压紧力松动为代表的机械结构衰退会造成绕组抗短路能力下降。根据电磁力激励下的绝缘材料应力与应变之间的非线性关系,建立了结构刚度与负载电流之间的动态模型,并将运行绕组结构等效成一个参数振动系统。针... 详细信息

绕组是变压器的核心部件,以压紧力松动为代表的机械结构衰退会造成绕组抗短路能力下降。根据电磁力激励下的绝缘材料应力与应变之间的非线性关系,建立了结构刚度与负载电流之间的动态模型,并将运行绕组结构等效成一个参数振动系统。针对系统中的参数识别问题,提出了一种包含结构物理信息的循环神经网络(RNN),并用于动态刚度的提取。在实验中,通过短路负载实验,获取绕组在不同轴向压紧力下的电流与振动数据。实验结果表明,当绕组压紧力较小时,电磁力作用下的结构动态刚度较显著,且动态刚度特征能准确地反映绕组压紧力状态。

关键词：变压器绕组循环神经网络动态刚度压紧力检测

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面向多联体叶片的机器人喷涂无干涉路径规划

机械工程学报 2024年第1期60卷 210-219页

作者：漆琪刘礼祥杨吉祥丁汉华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043

多联体叶片存在曲面复杂、叶片间距小等结构特点。等离子喷涂为铸造多联体叶片的重要工序,可使叶片表面强化与改性,其喷涂质量直接决定叶片的成品率与性能。现有的机器人等离子喷涂的路径生成主要依靠手动示教,而喷涂过程中的喷涂距离... 详细信息

多联体叶片存在曲面复杂、叶片间距小等结构特点。等离子喷涂为铸造多联体叶片的重要工序,可使叶片表面强化与改性,其喷涂质量直接决定叶片的成品率与性能。现有的机器人等离子喷涂的路径生成主要依靠手动示教,而喷涂过程中的喷涂距离与喷涂夹角无法量化导致喷涂质量不均且示教方法繁琐、效率低。基于此,提出一种面向多联体叶片的工业机器人等离子喷涂无干涉路径生成及光顺方法。首先,根据CAD模型,将多联体叶片型面转为非均匀有理B样条(NURBS)曲面,利用NURBS曲面解析特性,生成约束喷涂行距与喷涂叶片边缘距离的初始路径点;然后将喷涂焰流简化为方向包围盒,将干涉曲面转为三角面片,采用基于分离轴检测的方法进行碰撞干涉检测,生成考虑最小喷涂倾角约束的喷涂姿态。采用基于球面样条四元数插值变步长姿态优化方法进行姿态光顺,生成无干涉且路径光顺的喷涂路径。经过仿真与实验验证,提出干涉避免算法能有效避免喷涂过程中的干涉现象。对比未光顺路径,所提出算法机器人运行效率提高52.6%,机器人振动下降,运行更加平稳,其中关节加速度最大下降55.8%,最小下降2.9%,末端瞬时加速度最大下降39.6%,最小下降14.4%。

关键词：多联体叶片机器人喷涂干涉检测路径光顺

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输送机刮板的受力分析与优化设计

机械设计 2024年第6期41卷 160-164页

作者：翟学军杨超范宝冬王俊涛中煤张家口煤矿机械有限责任公司河北张家口076250 河北省高端智能矿山装备技术创新中心河北张家口076250

文中根据输送机刮板的实际受力情况,运用材料力学知识对刮板进行受力分析并建立刮板弯矩方程,根据弯矩方程绘制刮板弯矩分布图。从刮板弯矩分布图可以看出,在刮板链距处所受弯矩最大,且随着刮板链距的加大,刮板最大弯矩会减小,当链距加... 详细信息

文中根据输送机刮板的实际受力情况,运用材料力学知识对刮板进行受力分析并建立刮板弯矩方程,根据弯矩方程绘制刮板弯矩分布图。从刮板弯矩分布图可以看出,在刮板链距处所受弯矩最大,且随着刮板链距的加大,刮板最大弯矩会减小,当链距加大到一定数值时,刮板中间弯矩变为负值,当刮板链距处的弯矩与刮板中间位置的弯矩绝对值相等时,刮板的最大弯矩最小,并以此计算出刮板最优链距l=0.586L,并绘制不同链距刮板最大弯矩变化图。刮板采用最优链距会大幅减小刮板的最大弯曲应力,增加刮板安全系数,延长刮板使用寿命。同时,应用Pro/Engineer三维设计软件建立刮板三维实体模型,寻找出刮板链距处为危险截面,并对刮板外形进行优化设计,最后根据煤炭行业标准提供的力-挠度试验数据应用SolidThinking Inspire软件对刮板优化前后分别进行仿真分析,根据分析结果可知,优化设计后刮板挠度满足行业标准要求。优化刮板外形不仅去掉了危险截面处的应力集中,而且还减小刮板质量,降低材料成本及运行阻力,该计算过程及结果分析对输送机刮板的改进及优化设计具有重要指导作用。

关键词：刮板受力分析优化设计最优链距挠度校核仿真分析