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永磁涡流传动调速设备支承座动力学分析及结构改进

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机械设计 2017年第12期34卷 43-47页

作者：程刚郭永存李德永董祖伟安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 安徽矿山机电装备协同创新中心安徽淮南232001 中国煤炭科工集团南京设计研究院江苏南京210031

永磁涡流传动设备中支承座的共振现象将会影响到设备整机的运行性能,以某型号永磁涡流传动设备中支承座为研究对象,对支承座进行了三维建模,通过三维建模软件与ANSYS Workbench系统间的模型互动,对支承座进行模态及谐响应仿真分析,获得... 详细信息

永磁涡流传动设备中支承座的共振现象将会影响到设备整机的运行性能,以某型号永磁涡流传动设备中支承座为研究对象,对支承座进行了三维建模,通过三维建模软件与ANSYS Workbench系统间的模型互动,对支承座进行模态及谐响应仿真分析,获得了支承座的前4阶固有模态频率、振型和扫频带宽为0~900 Hz的结构动态特性。仿真表明:激励频率在586 Hz时,轴承座前端面X轴向共振位移达到了峰值;为提高支承座第1阶模态频率和改善其安全可靠性,对原支承座约束与结构参数进行了优化改进,仿真表明:总质量在小于10%增幅的情况下,提高了支承座前4阶固有模态频率值,且其第1阶模态频率提高了56.6%,扫频900 Hz时X轴向共振最大位移仅为0.07 mm,有效地改善了支承座的动力学性能,其研究结果为永磁涡流传动设备支承座的优化设计提供了参考借鉴。

关键词：永磁涡流传动调速动力学支承座

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煤矿提升天轮车槽装置的结构设计及实验研究

煤炭技术 2018年第12期37卷 192-194页

作者：靳华伟张新夏华明张晨旭张安宁安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 安徽矿山机电装备协同创新中心安徽淮南232001

矿井天轮在提升机系统中起到导向和支撑等重要作用,但在重载、高空、动载荷多变的工作环境下,由于换绳周期不同步、多绳受力不均等因素影响,其绳槽衬垫磨损后易对新绳造成二次伤害,危害新绳和天轮使用寿命。为此,基于消除钢丝绳对摩擦... 详细信息

矿井天轮在提升机系统中起到导向和支撑等重要作用,但在重载、高空、动载荷多变的工作环境下,由于换绳周期不同步、多绳受力不均等因素影响,其绳槽衬垫磨损后易对新绳造成二次伤害,危害新绳和天轮使用寿命。为此,基于消除钢丝绳对摩擦衬垫磨损的目的,结合天轮平台的结构特点,设计了车削装置的结构及部件选型。得到了燕尾槽的滑轨、FFZD2505—3滚轴丝杠和57J1880EC一1000步进电机构成的装置本体.可实现天轮车削装置对天轮衬垫的车削。经过装置修圆试验后,得到了各个油缸的伸长量相对初始伸长量的均化趋势,验证了理论分析,消除了天轮衬垫的磨损。

关键词：煤矿提升机天轮车槽装置结构设计实验研究

基于改进MobileNetV3网络煤矸识别方法研究

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佳木斯大学学报（自然科学版） 2023年第1期41卷 159-162页

作者：陈伟王爽李鑫骆启生马鑫安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山智能技术与装备省部共建协同创新中心安徽淮南232001

为了解决煤矸识别中经典卷积神经网络有着计算量大、识别速度慢等问题,提出基于改进MobileNetV3网络对煤和矸石进行识别的方法。以MobileNetV3模型为基础模型,对激活函数、注意力机制进行改进并对网络层数进行缩减,最后通过测试准确率,F... 详细信息

为了解决煤矸识别中经典卷积神经网络有着计算量大、识别速度慢等问题,提出基于改进MobileNetV3网络对煤和矸石进行识别的方法。以MobileNetV3模型为基础模型,对激活函数、注意力机制进行改进并对网络层数进行缩减,最后通过测试准确率,F1分数,浮点运算次数(FLOPs)作为模型评估的基准,结果表明:改进MobileNetV3后的测试准确率为99.5%,F1分数为0.995,FLOPs为50455003次,通过该模型与MobileNetV3,EfficientNet, AlexNet模型对比,可知该模型的各项指标均高于其他模型,适合做煤矸识别模型。

关键词：煤矸识别图像增强 MobileNetV3 模型评估

基于多尺度晶粒细化演变的TC4加工表层硬度预测

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华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第2期51卷 35-46页

作者：王情情刘战强程延海田宪华中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 江苏矿山智能采掘装备协同创新中心江苏徐州221116 山东大学机电工程学院山东济南250061

表面层微观组织结构变化决定了零件的宏观性能,准确实现零件加工表层微观组织演变预测,进而提高零件加工表层力学性能(如硬度),是改善零件服役效能以及实现零件长服役寿命可控加工的一种有效方法。切削加工是钛合金TC4零件制造工艺中最... 详细信息

表面层微观组织结构变化决定了零件的宏观性能,准确实现零件加工表层微观组织演变预测,进而提高零件加工表层力学性能(如硬度),是改善零件服役效能以及实现零件长服役寿命可控加工的一种有效方法。切削加工是钛合金TC4零件制造工艺中最基本的加工方法之一,切削过程中材料的剧烈塑性变形导致TC4加工表层微观组织变化复杂,本文针对TC4切削过程中的晶粒细化现象,对不同切削速度(100~500 m/min)下TC4组织结构多尺度分布特征、晶粒细化演变规律及其对表面材料硬度影响进行了研究。结果表明:TC4加工表层介观尺度(10^(-6)~10^(-5)m)晶粒细化程度随切削速度提高呈现先增大后减小趋势,切削速度为300 m/min时,加工表面晶粒细化程度达69.7%,切屑剪切带晶粒尺寸细化至2~6μm;微观尺度(10^(-8)~10^(-7)m)上表现为复杂位错组态和纳米孪晶,纳米孪晶类型主要为■压缩孪晶,且纳米孪晶在较高切削速度(>200 m/min)下产生;基于修正的Z-H晶粒细化模型和纳米孪晶体积分数预测模型,并考虑切削过程中晶粒细化引起的硬化作用,实现了TC4切削过程中晶粒尺寸以及硬化规律预测;构建了切削过程中晶粒细化引起的硬化规律与材料显微硬度的关系,通过模拟钛合金切削过程中晶粒细化程度和纳米孪晶形成,实现了TC4加工表层硬度预测,揭示了TC4加工表层微观尺度硬化机理。

关键词：切削加工晶粒细化演变预测表面硬度钛合金

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三自由度架管机机械臂动力学特性分析

蚌埠学院学报 2021年第2期10卷 34-39页

作者：陈星邓海顺鲍帅王开松安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 矿山智能技术与装备省部共建协同创新中心安徽淮南232001

以架管机的三自由度机械臂为研究对象,建立了架管机三维模型以及D-H坐标系,求解得到了机械臂末端位置的运动空间;用ADAMS软件分析了架管机机械臂不同负载下的运动,得到相关曲线。结果表明:机械臂Z轴运动空间的最大值为2.6 m,可以满足淮... 详细信息

以架管机的三自由度机械臂为研究对象,建立了架管机三维模型以及D-H坐标系,求解得到了机械臂末端位置的运动空间;用ADAMS软件分析了架管机机械臂不同负载下的运动,得到相关曲线。结果表明:机械臂Z轴运动空间的最大值为2.6 m,可以满足淮南地区的实际架管需求;架管机小臂Z轴的最大质心速度为2 m/s,在周期内会产生不稳定速度波动;速度、加速度曲线变化趋势相吻合,θ_(2)、θ_(3)的最大值分别是120°和58°,其仿真结果为架管机实际模型的搭建奠定了基础。

关键词：机械臂 ADAMS仿真运动空间动力学分析

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磁电混合悬浮带式输送机输送带变形特性研究

磁电混合悬浮带式输送机输送带变形特性研究

作者：潘泽安徽理工大学

学位级别：硕士

传统带式输送机多采用托辊支撑式输送结构,由于结构的限制,与托辊有关的能耗约占整个系统总能耗的70%。随着永磁材料和磁力机械技术的发展,磁悬浮带式输送机已经逐渐具备实际应用的理论和技术基础。磁悬浮输送带作为磁悬浮带式输送机的... 详细信息

传统带式输送机多采用托辊支撑式输送结构,由于结构的限制,与托辊有关的能耗约占整个系统总能耗的70%。随着永磁材料和磁力机械技术的发展,磁悬浮带式输送机已经逐渐具备实际应用的理论和技术基础。磁悬浮输送带作为磁悬浮带式输送机的核心组成部分,在运行过程中由于带体自重、载荷及悬浮装置的作用下产生弯曲应力,导致“U”型变形。磁悬浮输送带的变形不仅影响系统的稳定悬浮运行,还会导致带体疲劳受损,降低输送带使用寿命,增大阻力,增加能耗,影响生产效益。本文针对磁悬浮输送带的变形特性,建立适当的动力学模型,通过掌握柔性磁悬浮输送带大变形情况进行分析,对合理设计及选用输送带,提高输送带安全系数,降低能耗都具有重要意义。主要研究内容和特色如下:1.磁悬浮输送机输送带变形特性主要取决于悬浮输送带的自重、载荷及悬浮装置作用的影响,在两悬挂装置之间产生悬垂度变形的特征,考虑输送带为大变形柔性体,以受载荷下的悬浮输送带为研究对象,利用土压力原理计算物料的压力分布,对物料横向压力分布进行数值对比,求解不同受力段离散单元体的受力及其非线性动力学方程。将悬浮输送带离散化为梁单元体,建立计算机模型,利用RecurDyn分析输送带受集中载荷下的变形特征。结果表明土压力理论求解散状物料对悬浮输送带的横向压力分布结果与软件仿真结果存在较小的差距,满足能够用于实现对受压力情况下的输送带的变形动力学分析的数值仿真模型。2.对磁电混合悬浮式带式输送机进行模型构建,在模型简化的基础上,基于磁悬浮带式输送机设备特点,对比不同类型输送带性能,在ANSYS中,为选用的磁悬浮织物芯输送带确立适合的单元类型,对所构建单元模型进行数值解算,并进行有限元分析,在Matlab中对悬浮输送带变形进行数据分析。分析结果表明在悬挂跨距一定的情况下,随负载增大输送带竖向变形量逐渐增大,悬浮输送带边缘与中心范围相对长度保持不变,但边缘受力产生更大的拉伸,导致悬浮输送带在一定时刻变形量保持不变。3.建立满足磁悬浮带式输送机输送带由水平状态变形到槽型状态时,跨距可变化的大变形动力学双单元模型,模型包括一个固定跨距单元和一个移动跨距单元,将磁悬浮输送带简化为两单元间的悬链线,确立可行的边界条件,针对跨距可变情况下的悬浮输送带建立有限元模型并简化,在ANSYS对其进行仿真研究。研究结果表明,最大变形值和跨距的比与仿真结果相符,建立双单元模型是对磁悬浮输送带整体变形特性研究的合理选择,可以通过合理的边界条件相对容易地推广到更多单元里,从而掌握整体变形特性变化,具有良好的工程参考意义。4.研制用于观测、验证磁悬浮输送带变形特性的实验装置,并利用传感器输出信号,用Matlab对数值进行分析研究,总结规律对比理论推导,结合悬浮输送带变形动力学方程组,创建上位机可视化界面的磁悬浮输送带变形测试监控系统,满足解决工程中输送带出现的常见问题,提高工程可使用性,为新型输送机绿色设计和使用提供参考。图[53]表[4]参[85]

关键词：输送带变形双单元模型有限元分析测试系统

基于柔性梁的往复式摩擦磨损试验机的结构优化与测控系统设计

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基于柔性梁的往复式摩擦磨损试验机的结构优化与测控系统设计

作者：郝飞安徽理工大学

学位级别：硕士

摩擦磨损试验机是用于评定材料摩擦磨损性能的设备,能够在变载荷、变速以及在各种温度情况下探究试件的磨损机理,得到不同工况下的摩擦系数,先进的摩擦磨损实验台对于摩擦学研究的深入开展有着重要意义。而市场上的摩擦磨损试验机大多... 详细信息

摩擦磨损试验机是用于评定材料摩擦磨损性能的设备,能够在变载荷、变速以及在各种温度情况下探究试件的磨损机理,得到不同工况下的摩擦系数,先进的摩擦磨损实验台对于摩擦学研究的深入开展有着重要意义。而市场上的摩擦磨损试验机大多采用端面摩擦的形式,针对作往复式运动的圆柱副试件的摩擦磨损试验机种类少、通用性低、价格昂贵。基于上述情况,本文研制了一款新型的往复式摩擦磨损试验机,主要做了以下工作:(1)结合摩擦系数测量原理和试验机的实际使用工况与功能要求,设计试验机的传动系统、加载系统以及摩擦力转化系统;(2)针对试验机在运行过程中出现的振动以及造成的危害,建立曲柄滑块机构往复速度波动最小的数学模型,结合遗传算法与变量范围寻优的方法对曲柄长度、连杆长度以及偏距进行优化,并验证其运动学性能。建立试验机的整体虚拟样机,利用ADAMS探究其在变转速和变载荷的情况下的振动,并进行结构优化。通过实际工作情况可以看出,优化后试验机的振动和冲击明显减小;(3)搭建整体试验机的测控系统,根据应变片将柔性梁的变形转化为电压信号输出的办法,设计了摩擦力信号采集和放大系统。利用LabVIEW搭建了试验机的登录系统、数据采集系统以及数据查询系统。结合小波包去噪与算术平均值的方法对采集卡输出信号进行后处理,提高测量结果的准确性;(4)对所设计的试验机进行加工与调试,搭建集测控于一体的试验机平台。给出了本试验机试验条件,包括试验材料、环境条件、试件制备以及试验参数。然后通过重量为0N、5N、10N、15N、20N、25N、30N、35N的砝码对柔性梁变形的电压信号进行标定,并得到电压信号与标定力的一次线性关系式:f(x)=0.002239x+0.02312。改变载荷和转速,得到不同时间段的摩擦力和摩擦系数,并生成关系曲线。结果表明:摩擦系数随着负载的增大而减小,摩擦系数随转速的增大而增大。图[70]表[16]参[77]

关键词：往复式摩擦磨损试验机结构优化测控系统信号去噪标定

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锚杆钻车的伸缩臂有限元分析及拓扑优化

机械工程师 2021年第8期 130-131,134页

作者：鲍帅陈星贾志军刘亚杰安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 矿山智能技术与装备省部共建协同创新中心安徽淮南232001

针对目前煤矿巷道支护效率低下的特点,提出了一种具有分度功能的锚杆钻车,在锚护精度和效率上有所提高。采用相关软件对锚杆钻车伸缩臂拓扑优化,并对优化前后伸缩臂进行静力学分析和模态分析。结果表明:锚杆钻车伸缩臂满足强度要求,不... 详细信息

针对目前煤矿巷道支护效率低下的特点,提出了一种具有分度功能的锚杆钻车,在锚护精度和效率上有所提高。采用相关软件对锚杆钻车伸缩臂拓扑优化,并对优化前后伸缩臂进行静力学分析和模态分析。结果表明:锚杆钻车伸缩臂满足强度要求,不会发生共振;拓扑优化后伸缩臂最大等效应力减小了2.45%,质量减小了29.55%,达到了优化目的。

关键词：锚杆钻车静力学分析伸缩臂拓扑优化

煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人的设计与分析

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煤矿机械 2021年第10期42卷 6-10页

作者：王伟俊王传礼何涛赵凯平安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家实验室安徽淮南232001 安徽理工大学安徽省智能矿山技术与装备工程实验室安徽淮南2320011 安徽矿山机电装备协同创新中心安徽淮南232001

针对煤矿抽水蓄能电站建设前期废弃矿洞地下空间稳定性差,人工勘探分险大;后期电站建成后,其地下厂房系统错综复杂、地下水库空间环境的复杂性,人工维护、巡检难度大且安全性难以保障等问题,设计了一种煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人... 详细信息

针对煤矿抽水蓄能电站建设前期废弃矿洞地下空间稳定性差,人工勘探分险大;后期电站建成后,其地下厂房系统错综复杂、地下水库空间环境的复杂性,人工维护、巡检难度大且安全性难以保障等问题,设计了一种煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人。介绍了水陆两栖机器人的结构及工作原理,并对机器人关键部件进行强度校核分析。水陆两栖机器人采用基于全水液压的沉浮-姿态调节功能一体化系统,具备两栖通行和巡检作业能力,具有结构布局合理、姿态调节稳定、控制精确和环保性等优点,研究结果可为未来新型水陆两栖机器人的设计提供参考。

关键词：煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人设计与分析