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矿用通风机叶片线激光测量数据优化方法研究

计量学报 2024年第3期45卷 440-446页

作者：李学哲申瑶曹艾王彦昕花忠旭田文宇华北科技学院应急装备学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北三河065201

测量模型的提取是矿用通风机叶片几何变形检测的关键,为了提高叶片测量模型的精度,提出一种基于最小二乘准则的线激光测量数据优化方法。首先,利用卡尔曼滤波算法实时处理线激光传感器原始测量数据,提高坐标测量精度,为后续模型构建提... 详细信息

测量模型的提取是矿用通风机叶片几何变形检测的关键,为了提高叶片测量模型的精度,提出一种基于最小二乘准则的线激光测量数据优化方法。首先,利用卡尔曼滤波算法实时处理线激光传感器原始测量数据,提高坐标测量精度,为后续模型构建提供精准数据;然后,采用三次多项式法、三次B样条法、高阶贝塞尔法分别拟合求解三个测量模型,并基于最小二乘准则评价各模型的显著性水平,从而优选出适合通风机叶片几何特征的测量模型;最后,进行了实验研究。结果表明,采用三次B样条函数构建叶片测量模型可以获得最佳的拟合效果,其显著性评价因子最小(小于0.05),本方法通过数据优化有效提高了叶片测量模型的精度,为后续通风机叶片几何评价提供一种有效的技术解决方案。

关键词：几何量计量矿用通风机叶片测量线激光数据优化最小二乘法

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PDMS薄膜与CR39光学树脂不可逆封接方法研究

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表面技术 2021年第5期50卷 102-109,167页

作者：张敏李松晶王续明李孝平华北科技学院机电工程学院河北廊坊065201 华北科技学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北廊坊065201 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

目的为了提高PDMS薄膜与CR39光学树脂表面间的不可逆封接性能,拓展光学材料在微流控领域的应用空间。方法研究了PDMS薄膜和CR39光学树脂两种待封接表面氧化改性和化学接枝等多种表面改性处理的原理及方法,试验测试了不同改性处理后待封... 详细信息

目的为了提高PDMS薄膜与CR39光学树脂表面间的不可逆封接性能,拓展光学材料在微流控领域的应用空间。方法研究了PDMS薄膜和CR39光学树脂两种待封接表面氧化改性和化学接枝等多种表面改性处理的原理及方法,试验测试了不同改性处理后待封接材料红外光谱及其表面接触角α的变化,进而反映了材料表面润湿特性的变化,搭建了微流控芯片封接强度测试试验平台,测试了不同试验条件下封接后微流控光学芯片样本的封接强度。结果表面氧化和化学接枝不同改性处理后,PDMS薄膜和CR39光学树脂表面的接触角α均明显减小。采用氧等离子+HEMA化学接枝组合改性处理后,两个待封接表面的接触角α分别可以长期稳定在50°和60°左右,保持良好的润湿特性。采用氧等离子清洗+APTES化学接枝组合改性处理并完成封接后,两个封接面间会形成致密的Si—O—Si聚合层,芯片封接强度最高,可达975 kPa。结论不同表面改性处理方法能够不同程度降低PDMS薄膜和CR39光学树脂待封接表面的接触角α,改善润湿特性,氧等离子+APTES化学接枝组合改性处理为上述两个待封接表面间的最优不可逆封接方法,能够大大增加封接面间的封接强度,有效提高微流控光学芯片的可靠性。

关键词： PDMS薄膜 CR39光学树脂不可逆封接接触角润湿特性

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基于2D激光技术的轴径在线精密测量方法

制造技术与机床 2023年第6期 157-161页

作者：李学哲王菲申瑶王彦昕田文宇华北科技学院应急装备学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北三河065201

针对轴径测量方法在精度、可靠性和适应性等方面存在的问题,提出一种基于2D激光测量和全量程标定校准的轴径精密在线测量方法。采用2D激光轮廓传感器同步采集检验剖面的二维坐标数据,基于采集的坐标数据和最小二乘拟合算法求解被测轴的... 详细信息

针对轴径测量方法在精度、可靠性和适应性等方面存在的问题,提出一种基于2D激光测量和全量程标定校准的轴径精密在线测量方法。采用2D激光轮廓传感器同步采集检验剖面的二维坐标数据,基于采集的坐标数据和最小二乘拟合算法求解被测轴的半径,基于最小区域原则优选检验剖面,采用全量程标定校准方法建立轴径测量误差模型,利用误差补偿算法实时补偿系统的非线性误差,提高轴径测量的精度。研究结果表明,该方法测量相对误差小于1%,实现了免拆卸情况下的轴径非接触、在线、高精度测量。

关键词： 2D激光测量轴径测量全量程标定校准最小二乘拟合算法误差补偿

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旋转设备故障特征提取的研究

机械设计与研究 2024年第1期40卷 190-199页

作者：陈彬全宇轩刘阁商芷萱张永昌华北科技学院应急装备学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北廊坊065201 华北科技学院化工安全学院河北廊坊065201

旋转设备包括滚动轴承等设备,是工业生产中的核心设备之一,长期工作在重荷、高温等环境下,是故障发生率较高的设备类型。任何微弱故障的发生都可能会对设备的可靠运行与安全生产造成恶劣影响,因此针对旋转设备进行故障诊断研究十分重要... 详细信息

旋转设备包括滚动轴承等设备,是工业生产中的核心设备之一,长期工作在重荷、高温等环境下,是故障发生率较高的设备类型。任何微弱故障的发生都可能会对设备的可靠运行与安全生产造成恶劣影响,因此针对旋转设备进行故障诊断研究十分重要。而对旋转设备的振动信号进行分析处理,提取其故障特征是目前对其进行故障诊断的重要途径。首先将故障特征提取方法划分为时域、频域、时频域分析和人工智能几个部分,分别详细阐述了国内外对旋转机械的故障特征提取方法,并对其基本理论与优缺点进行了分析,最后总结了各种故障特征提取方法的优点与局限性,并对故障特征提取领域未来发展趋势进行了展望,旨为研究人员带来新的启发。

关键词：旋转设备滚动轴承设备故障时域分析频域分析时频域分析

无缝管式半挂车桥壳体轴头热挤压成形载荷的上限法分析

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塑性工程学报 2020年第6期27卷 30-37页

作者：李攀罗建国陈彬王续明赵文利华北科技学院机电工程学院河北廊坊065201 华北科技学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北廊坊065201 首都航天机械有限公司北京100076

基于上限法理论对厚壁无缝钢管推挤缩径成形过程进行了理论解析,推导了缩径变形极限载荷的解析式。分析了影响缩径挤压载荷的工艺参数,确定摩擦系数是实际生产过程中影响挤压载荷的关键可调参数。根据所推导的理论,以某型130 kN半挂车... 详细信息

基于上限法理论对厚壁无缝钢管推挤缩径成形过程进行了理论解析,推导了缩径变形极限载荷的解析式。分析了影响缩径挤压载荷的工艺参数,确定摩擦系数是实际生产过程中影响挤压载荷的关键可调参数。根据所推导的理论,以某型130 kN半挂车桥壳体产品为研究对象,结合钢管材料在温、热条件下的本构方程,通过MATLAB对缩径挤压载荷随温度和摩擦系数的变化情况进行了可视化处理。基于有限元软件DEFORM-3D对无缝钢管变温挤压缩径过程进行了数值模拟,并在液压设备上进行了轴头热挤压工艺试验,对缩径挤压载荷的上限解、数值模拟和工艺试验关于缩径挤压的载荷值进行了比较研究。结果表明,在其它工艺参数确定的情况下,缩径挤压载荷随摩擦系数的增大而升高,且载荷增加的梯度亦逐渐增加;高温条件下,无缝钢管端部变形区由于锻前受热程度不同导致的局部性能差异对缩径挤压成形载荷的影响不大。缩径挤压载荷的上限解数值略大于数值模拟和工艺试验的成形载荷,验证了缩径挤压成形载荷解析式的准确性。

关键词：半挂车桥壳体轴头热挤压上限法数值模拟

考虑约束参数切换的小蜂窝LTE移动负载自适应均衡

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计算机应用研究 2021年第3期38卷 866-870页

作者：刘航罗建国许兴民华北科技学院机电工程学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北廊坊065201

针对因用户设备移动性和小区覆盖率造成的网络负载周期性不平衡问题,引入小蜂窝网络以支持高数据率服务和密集部署,提出一种自适应网络负载状态并考虑负载估计的小蜂窝网络移动性负载平衡算法。该算法根据过载单元和相邻单元调整进行参... 详细信息

针对因用户设备移动性和小区覆盖率造成的网络负载周期性不平衡问题,引入小蜂窝网络以支持高数据率服务和密集部署,提出一种自适应网络负载状态并考虑负载估计的小蜂窝网络移动性负载平衡算法。该算法根据过载单元和相邻单元调整进行参数切换,其资源利用取决于信号质量和所连接用户设备在长期演进网络(LTE)中的流量需求,并定义资源块利用率作为单元负载的度量,根据网络负载情况使用自适应阈值来确定过载单元。为避免性能振荡,考虑移动负载对网络的影响,进行负载均衡过程设计。最后通过系统级仿真评价了该算法在不同环境下的性能,仿真结果表明,该算法在网络间提供了更均衡的负载(即小区间的标准差较小),比以前的算法具有更高的网络吞吐量。

关键词：有约束参数切换小蜂窝移动设备负载均衡自适应

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直流电场作用下微米级液滴碰撞聚结研究

燕山大学学报 2024年第2期48卷 181-188页

作者：李青聂剑红於宏伟焦体峰华北科技学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北廊坊065201 燕山大学河北省应用化学重点实验室河北秦皇岛066004

润滑油在工业中的有着重要作用,但其中的水分会影响设备性能和使用寿命。传统的水分去除方法效率低、成本高。静电脱水技术可以通过电场作用将水润滑油中从分离出,利用电场促进油水液滴的碰撞和凝聚,具有快速、高效、环保等优点。本论... 详细信息

润滑油在工业中的有着重要作用,但其中的水分会影响设备性能和使用寿命。传统的水分去除方法效率低、成本高。静电脱水技术可以通过电场作用将水润滑油中从分离出,利用电场促进油水液滴的碰撞和凝聚,具有快速、高效、环保等优点。本论文利用COMSOL软件对油包水乳液中两个液滴的碰撞聚集进行数值模拟,研究微米级液滴直流电场作用下电场强度、温度、粒径、和液滴间距等因素对碰撞和聚结行为的影响规律,研究表明随着电场强度增大,液滴聚结时间快速变小,但电场强度超过一定值时影响减弱;随着温度的升高,液滴聚结时间先急剧减少,到一定值后基本趋于稳定;随着粒径增大,液滴聚并总时间随液滴直径先缓慢增加,当粒径超过一定值时急聚增加;随着液滴间距增大,聚结总时间不断增大,本文为静电脱水的机理研究提供理论依据,为高效破乳脱水装置的设计提供技术支撑。

关键词：电破乳液滴聚结直流电场数值模拟

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基于混合整数线性规划的功率消耗的优化

电子器件 2020年第4期43卷 831-835页

作者：刘航罗建国许兴民华北科技学院机电工程学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北廊坊065201

蜂窝车辆联网(Cellular-Vehicle to Everything,C-V2X)使车与周围的一切物体连通,为车辆用户提供了安全、可靠的服务。选择合适的通信接口能够减少通信设备的功耗。为此,提出基于混合整数线性规划的优化功率消耗策略(Optimizing Power C... 详细信息

蜂窝车辆联网(Cellular-Vehicle to Everything,C-V2X)使车与周围的一切物体连通,为车辆用户提供了安全、可靠的服务。选择合适的通信接口能够减少通信设备的功耗。为此,提出基于混合整数线性规划的优化功率消耗策略(Optimizing Power Consumption Strategy Based on Mixed Integer Linear Programming,PC-MILP),进而通过选择适宜的通信接口,平衡车辆用户与蜂窝设备间功率消耗。先建立目标函数,再利用混合整数线性规划求解器CPLEXMILP求解,进而最小化功率消耗。仿真结果表明,相比于同类的两步能量优化策略(Two-Stage Energy Optimization TSEO),提出的PC-MILP模型减少了系统能耗。

关键词：蜂窝车联网 5G 通信接口功率消耗混合整数线性规划

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混合动力地下铲运机驱动系统控制分析

控制工程 2020年第9期27卷 1566-1572页

作者：胡兴志华北科技学院机电工程学院北京101601 河北省矿山设备安全监测重点实验室河北廊坊065201

传统铲运机的发动机选型必须满足联合铲装工况的峰值功率需求,而发动机长时间低负荷工作导致铲运机较差的燃油经济性和排放性能,因此将混合动力技术应用到铲运机上具有重要意义。针对电动轮驱动地下铲运机"L"型循环工况特点,增加超级电... 详细信息

传统铲运机的发动机选型必须满足联合铲装工况的峰值功率需求,而发动机长时间低负荷工作导致铲运机较差的燃油经济性和排放性能,因此将混合动力技术应用到铲运机上具有重要意义。针对电动轮驱动地下铲运机"L"型循环工况特点,增加超级电容器作为储能单元,与柴油发电机组进行串联布置,设计混合动力铲运机驱动系统结构,制定驱动系统控制策略;动态协调控制是控制策略的重要组成部分,对各部件进行动态调节,使系统在动态中达到平衡,工作在选择的驱动系统工作模式下。搭建混合动力驱动系统试验台,对控制系统试验与调试。试验内容包括各动力子系统试验、混合动力系统工作模式调试、系统联合调试,验证系统的有效性和合理性。结果可知控制系统可以满足整车需要,响应速度和限功率控制及其他保护报警功能达到设计要求,为同类设计提供参考。

关键词：混合动力地下铲运机电控系统驱动系统控制策略试验