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三芯随动式水基比例阀位置跟随特性

机械工程学报 2023年第6期59卷 131-140页

作者：廖瑶瑶陶泽廉自生太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室太原030024

高压大流量水基比例方向阀是煤矿液压支架实现智能化的核心控制元件,关系到整个工作面的精准控制效果和支护安全性。提出一种新型三芯随动式水基比例阀,解决现有水基比例阀难以满足液压支架高压大流量工况及难控制的问题。通过理论分析... 详细信息

高压大流量水基比例方向阀是煤矿液压支架实现智能化的核心控制元件,关系到整个工作面的精准控制效果和支护安全性。提出一种新型三芯随动式水基比例阀,解决现有水基比例阀难以满足液压支架高压大流量工况及难控制的问题。通过理论分析、AMESim建模仿真及试验对比的综合分析方法,验证三芯随动原理的可行性,探索该阀的位置跟随特性。结果表明:新型水基比例阀具备快速响应能力,额定工作条件下的全行程阶跃响应开启时间为84 ms,关闭时间约为35 ms;斜坡连续控制时,摩擦效应导致三芯随动机构位置跟随效果不佳,小阶跃步进控制能较好克服摩擦效应,使比例阀展示良好的位置跟随特性。研究成果为液压支架高压大流量水基比例阀设计提供参考,同时丰富了水基比例阀类型。

关键词：水液压比例阀位置跟随大流量液压支架

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刮板输送机仿生条纹型中部槽耐磨性试验研究

中国机械工程 2021年第21期32卷 2542-2551,2561页

作者：李娟莉刘朝阳李博麻豪洲赵保林太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室太原030024

为了提高刮板输送机中部槽的耐磨性,以扇贝壳及穿山甲鳞片的非光滑条纹结构为仿生原型设计了仿生中板。以磨损深度为响应值,基于单因素法和响应面法进行磨损分析,探究耐磨仿生的最优结构参数,结果表明:显著性影响由大到小依次为宽度、... 详细信息

为了提高刮板输送机中部槽的耐磨性,以扇贝壳及穿山甲鳞片的非光滑条纹结构为仿生原型设计了仿生中板。以磨损深度为响应值,基于单因素法和响应面法进行磨损分析,探究耐磨仿生的最优结构参数,结果表明:显著性影响由大到小依次为宽度、宽高比、节距,条纹宽高比与条纹宽度的交互作用最为明显;在特定工况(煤颗粒粒度6~8 mm、载荷20 N、刮板链链速0.65 m/s)下,条纹型结构的最优耐磨参数组合为:宽高比4.94,宽度1.81 mm,节距6.33 mm。对最优参数组合下的条纹中板与光滑中板的耐磨性进行仿真和试验对比,结果表明:最优耐磨参数组合下的条纹中板具有良好的耐磨性能,与光滑中板相比,磨损质量减小78.54%。分析其耐磨机理发现,条纹凸体对煤散料的流动具有分流和导向作用,缓解了中板表面的受力,使磨损深度减小。

关键词：刮板输送机中部槽响应面法条纹仿生耐磨

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基于SCGAN网络的齿轮故障诊断方法

振动．测试与诊断 2022年第2期42卷 358-364,411,412页

作者：庞新宇魏子涵仝钰太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室太原030024

为了提高齿轮箱中齿轮单故障及复合故障的识别精度,克服传统故障特征提取方法过于依赖经验判断的困难,从深度学习领域出发,融合卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)与对抗神经网络(generative adversarial network,简称... 详细信息

为了提高齿轮箱中齿轮单故障及复合故障的识别精度,克服传统故障特征提取方法过于依赖经验判断的困难,从深度学习领域出发,融合卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)与对抗神经网络(generative adversarial network,简称GAN)两种深度神经网络特征,提出一种半监督卷积对抗神经网络模型(semi-supervised convolutional generative adversarial network,简称SCGAN)。采用两个CNN网络分别作为GAN网络的生成网络(G)和判别网络(D),改进了网络结构,实现了GAN由无监督学习机制向半监督学习机制的转变。将动力传动模拟试验台上采集的齿轮故障信号制成时域、频域和时频样本集,构建SCGAN模型用于故障诊断。对比3种不同种类的网络模型,结果表明,在不同的样本类型和不同的样本大小下,SCGAN的诊断精度明显高于CNN与RNN,且收敛速度快。

关键词：半监督学习齿轮故障智能诊断深度神经网络

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混合润滑条件下的斯特封高速摩擦与密封特性

中国机械工程 2021年第5期32卷 533-539页

作者：李永康王军廉自生太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室太原030024

为准确研究斯特封高速摩擦与密封特性,基于混合润滑理论,综合流体空化效应、密封接触变形和微观粗糙峰接触等因素影响,建立了斯特封摩擦与密封的数值计算模型。研究了往复运动速度和密封压力对油膜厚度、摩擦力和泄漏量的影响,搭建了往... 详细信息

为准确研究斯特封高速摩擦与密封特性,基于混合润滑理论,综合流体空化效应、密封接触变形和微观粗糙峰接触等因素影响,建立了斯特封摩擦与密封的数值计算模型。研究了往复运动速度和密封压力对油膜厚度、摩擦力和泄漏量的影响,搭建了往复密封试验台来验证模型的准确性。结果表明:计算摩擦力与实验摩擦力相近。混合润滑模型能更好地模拟高速柱塞副斯特封的摩擦与密封特性,油膜压力与粗糙度接触压力共同影响密封性能,但粗糙度接触摩擦起主导作用。

关键词：柱塞动密封混合摩擦润滑

数字孪生与深度学习融合驱动的采煤机健康状态预测

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中国机械工程 2020年第7期31卷 815-823页

作者：丁华杨亮亮杨兆建王义亮太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室太原030024

针对处于恶劣工作环境的采煤机状态预测与维护困难的问题,结合数字孪生高逼真度行为仿真特性和深度学习强大的数据挖掘能力,提出数字孪生与深度学习融合驱动的采煤机健康状态预测方法。基于物理空间多物理参数构建采煤机数字孪生体,通... 详细信息

针对处于恶劣工作环境的采煤机状态预测与维护困难的问题,结合数字孪生高逼真度行为仿真特性和深度学习强大的数据挖掘能力,提出数字孪生与深度学习融合驱动的采煤机健康状态预测方法。基于物理空间多物理参数构建采煤机数字孪生体,通过在虚拟空间的可视化展示与分析实现健康状态预判;建立基于深度学习的采煤机关键零件剩余寿命预测模型,实现实时监测数据驱动下的零件剩余寿命的在线预测;综合数字孪生体状态和剩余寿命值,实现采煤机健康状态预测。通过试验验证了该方法的有效性,为采煤机健康状态预测与管理提供新思路。

关键词：数字孪生深度学习采煤机健康预测剩余寿命预测

改进密集连接卷积网络的滚动轴承故障诊断方法

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振动与冲击 2022年第11期41卷 252-258页

作者：牛锐祥丁华施瑞孟祥龙太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室太原030024

针对滚动轴承工作环境噪声干扰较大、模型泛化能力不足、变工况诊断较难的问题,提出了一种改进密集连接卷积网络的故障诊断方法。将采集到的滚动轴承的原始时域信号作为模型输入,不需要任何数据处理,实现端到端的特征提取和分类任务。... 详细信息

针对滚动轴承工作环境噪声干扰较大、模型泛化能力不足、变工况诊断较难的问题,提出了一种改进密集连接卷积网络的故障诊断方法。将采集到的滚动轴承的原始时域信号作为模型输入,不需要任何数据处理,实现端到端的特征提取和分类任务。改进密集连接卷积网络在密集块中强调信息流动,增强特征复用,通过多尺度卷积层提取特征,利用注意力机制对多尺度特征通道加权。在堆叠的密集块和池化层完成主要特征提取后,采用多分类函数实现故障诊断。选用凯斯西储大学轴承数据集验证改进密集连接卷积网络的诊断能力,结果表明,改进密集连接卷积网络在理想试验下的识别率为99.8%、在抗噪试验下的识别率为98.22%,在泛化试验下的识别率为97.19%,识别率明显高于其他深度学习模型,证明了其在滚动轴承故障诊断方面的优越性。

关键词：滚动轴承故障诊断密集连接卷积网络多尺度注意力机制

基于深度学习轻量化的改进SSD煤矸快速分选模型

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东北大学学报（自然科学版） 2023年第10期44卷 1474-1480页

作者：李娟莉魏代良李博文小太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024

针对SSD目标检测模型参数量大、运行速率低的问题,在SSD模型的基础上提出一种新的煤矸快速识别模型DSR-SSD.应用深度可分离卷积代替主干特征提取网络中的普通卷积,减少了模型的计算量;将RFB模块融入到SSD模型中,提高了模型的特征提取能... 详细信息

针对SSD目标检测模型参数量大、运行速率低的问题,在SSD模型的基础上提出一种新的煤矸快速识别模型DSR-SSD.应用深度可分离卷积代替主干特征提取网络中的普通卷积,减少了模型的计算量;将RFB模块融入到SSD模型中,提高了模型的特征提取能力.经验证,DSR-SSD模型的识别速率为113.99帧/s、精确率为95.17%.将DSR-SSD与SSD,Faster-RCNN,YOLOv3三种模型对比,发现DSR-SSD模型与SSD模型相比,精确率提高了2.29%,识别速率提高了60.89%;同时,DSR-SSD模型的精确率比Faster-RCNN模型高2.86%,比YOLOv3模型高2.71%,识别速率分别是Faster-RCNN模型和YOLOv3模型的14.90倍和3.65倍,证明了DSR-SSD模型性能优越.

关键词：煤矸分选深度学习目标检测 SSD模型轻量化

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基于凸轮曲线的阀配流柱塞泵输出特性分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第2期50卷 32-37页

作者：王虹艳李永康廉自生李润泽太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024

为提高柱塞泵配流阀的响应特性,满足高速工况需求,提出一种应用于高响应轴向柱塞泵的凸轮组合方程曲线设计方法.以阀配流轴向柱塞泵为对象,分别搭建基于余弦方程、高次多项式与组合方程曲线的柱塞泵液压仿真模型,分析不同凸轮曲线对配... 详细信息

为提高柱塞泵配流阀的响应特性,满足高速工况需求,提出一种应用于高响应轴向柱塞泵的凸轮组合方程曲线设计方法.以阀配流轴向柱塞泵为对象,分别搭建基于余弦方程、高次多项式与组合方程曲线的柱塞泵液压仿真模型,分析不同凸轮曲线对配流阀阀芯滞后特性的影响.计算不同凸轮曲线下泵的理论排量和瞬时排量,探究曲线对柱塞泵流量脉动的影响.结果表明:与余弦曲线相比,基于组合方程曲线的配流阀阀芯响应性至少提高了30%,但在该方程曲线下,柱塞泵仍存在一定的流量脉动,研究成果为轴向曲线式柱塞泵曲线的选型与优化提供理论依据.

关键词：轴向柱塞泵凸轮曲线阀芯滞后流量脉动输出特性

基于回转输运试验的煤散料离散元接触参数修正

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东北大学学报（自然科学版） 2021年第10期42卷 1435-1443页

作者：李博王子升梁超王学文太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024

为获取精确的刮板输送机离散元模拟结果,基于回转输运试验,通过响应面法对煤料的接触参数进行修正.采用Plackett-Burman试验考察接触参数对受力及堆积角的影响,发现煤-钢静摩擦系数、煤-煤摩擦系数具有显著正效应.根据爬坡试验结果,以... 详细信息

为获取精确的刮板输送机离散元模拟结果,基于回转输运试验,通过响应面法对煤料的接触参数进行修正.采用Plackett-Burman试验考察接触参数对受力及堆积角的影响,发现煤-钢静摩擦系数、煤-煤摩擦系数具有显著正效应.根据爬坡试验结果,以受力及堆积角为响应值规划Box-Behnken试验,建立受力、堆积角与显著项间的二次回归多项式,以实测数据为目标值求得最佳参数:煤-钢静摩擦系数为0.401,煤-煤静摩擦系数为0.333,煤-煤滚动摩擦系数为0.041.通过不同输运条件下的回转试验验证了参数的准确性,为刮板输送机的离散元研究提供参考.

关键词：离散元法煤散料接触参数 Plackett-Burman试验响应面法