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15CrMoG耐热钢高温变形行为及Arrhenius本构模型

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塑性工程学报 2024年第2期31卷 137-145页

作者：杨京王伟张双杰马世博闫华军河北科技大学河北省材料近净成形技术重点实验室河北石家庄050018 河北省汽车冲压模具技术创新中心河北泊头062150 汽车冲压模具工程研究中心河北泊头062150 河北省楔横轧技术创新中心河北石家庄050031

采用Gleeble-3500热模拟试验机对15CrMoG耐热钢进行了变形温度为1173.15~1473.15 K,应变速率为5~20 s^(-1)的高温压缩实验。实验数据表明,15CrMoG具有负的温度敏感性和正的应变速率敏感性,且再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而明显增加... 详细信息

采用Gleeble-3500热模拟试验机对15CrMoG耐热钢进行了变形温度为1173.15~1473.15 K,应变速率为5~20 s^(-1)的高温压缩实验。实验数据表明,15CrMoG具有负的温度敏感性和正的应变速率敏感性,且再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而明显增加。通过线性拟合求解出Arrhenius本构模型的材料参数,建立了基于峰值应力的表征参数和物理基参数本构模型。表征参数本构模型对峰值应力的预测值与实验数据的皮尔森相关系数为0.99824,物理基参数本构模型对峰值应力的预测值与实验数据的皮尔森相关系数为0.99807。为进一步提升本构模型的适用性,建立了考虑应变补偿的Arrhenius本构模型,实现了对整个应变范围内流动应力的预测。在整个应变范围内,对模型进行了误差分析,表征参数本构模型的最大相对误差为3.76%,物理基参数本构模型最大相对误差为6.04%。

关键词： 15CrMoG钢高温变形行为本构模型表征参数物理基参数

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500m超长工作面刮板智能输送技术研究

煤炭科学技术 2024年第4期52卷 326-335页

作者：崔卫秀穆润青解鸿章闫世元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

在中厚煤层开采领域,超长工作面智能开采是煤炭开采技术的发展趋势,而智能运输是其重要组成部分。在总结现阶段国内400~450 m工作面智能开采中刮板运输系统问题的基础上,探索了500 m超长工作面智能刮板输送系统装机功率与运量合理匹配... 详细信息

在中厚煤层开采领域,超长工作面智能开采是煤炭开采技术的发展趋势,而智能运输是其重要组成部分。在总结现阶段国内400~450 m工作面智能开采中刮板运输系统问题的基础上,探索了500 m超长工作面智能刮板输送系统装机功率与运量合理匹配的方法,提出了解决500 m超长工作面刮板运输技术难题的可行性方案。基于综采三机选型配套技术方案及2000 kW以上高端传动系统的应用实践,研制了国产2500 kW大功率变频一体智能传动系统,包括变频一体电机、减速器、限矩器等,关键技术、关键部件均实现了国产化。为解决因传动装置重心位置后移、中部槽槽宽参数不变,不利于端头设备顺利推移的技术难题,研究了中等槽宽配置大功率传动装置的防偏沉技术,建立了机头(尾)推移部多工况推移模型,并对推移部进行了结构优化,解决了因传动装置偏沉造成机头整体失衡、漂溜严重、推移难度加剧的问题。针对刮板链断链后,中部槽内煤量负荷较大时,液压马达难以带动、断链事故处理较为困难的问题,选用了大扭矩数字液压马达并研制了数字马达控制系统,减小了维护刮板链的工作强度。基于刮板运输设备安全运行对链条进行实时变形补偿的需求,提出了500 m运距链条张紧控制策略,开发了运行过程中链条张紧度随负荷梯度智能调节技术,解决了500 m运距链条弹性变形的动态补偿问题,并通过在机尾架盖板上端加装AI高清摄像仪来实现对链条运行状态的实时检测,为工作人员对链条运行状态的实时掌控提供了便利。此外,为了提高伸缩机尾对多种复杂工况的适应性,确保其在使用周期内能够伸缩自如,提出了从结构、材料、制造工艺三方面来提高伸缩机尾的强度和刚度的技术方案,并研制了液压缸防护罩、伸缩机尾滑道自动冲洗系统,进一步提升了伸缩机尾的可靠性。井下现场工业性试验表明:该设备运量与装机功率匹配合理,2500 kW变频一体智能传动系统占用空间较小、传递扭矩精准,斜推式机头(尾)推移部稳定可靠,数字液压马达处理断链问题方便省力,伸缩机尾按负荷分梯度自动张紧时未出现卡滞,保障了煤炭的安全、高效运输,为500 m超长工作面智能开采提供了技术保障。

关键词： 500 m超长工作面刮板输送系统智能开采数字马达自动张紧

苹果园内无人割草机多机协同作业路径优化算法

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华南农业大学学报 2024年第4期45卷 578-587页

作者：谢金燕刘丽星杨欣王潇洒王旭刘树腾河北农业大学机电工程学院河北保定071000 河北省智慧农业装备技术创新中心河北保定071000

[目的]提高新型苹果园内多台无人割草机协同作业时的工作效率。[方法]提出一种改进的遗传算法(Improved genetic algorithm, IGA),为每台割草机分配并优化作业路径。根据实际无人割草机作业情况,以总转弯时间和作业时长为综合优化目标,... 详细信息

[目的]提高新型苹果园内多台无人割草机协同作业时的工作效率。[方法]提出一种改进的遗传算法(Improved genetic algorithm, IGA),为每台割草机分配并优化作业路径。根据实际无人割草机作业情况,以总转弯时间和作业时长为综合优化目标,构建无人割草机多机作业路径优化模型。通过设定任务阈值,引入改良圈策略和Metropolis准则改进遗传算法(Genetic algorithm, GA)以求解模型。[结果]仿真试验结果表明,IGA为每台割草机分配的任务量均衡,与GA相比,IGA优化后的矩形果园路径平均总转弯时间和作业时长分别减少22.89%和19.36%;与分区作业相比,IGA优化后的矩形果园路径平均总转弯时间和作业时长分别减少45.53%和10.68%。在梯形果园中,IGA不受果树分布影响,与GA和分区作业相比,平均总转弯时间分别减少14.38%和34.08%,平均作业时长分别减少23.71%和10.07%。[结论]所提出的IGA性能更好,能有效优化机群的作业路径,缩短作业时长,提高作业能力。

关键词：路径优化无人割草机协同作业遗传算法苹果园

新型苹果园内无人割草机多机协同作业路径优化算法

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华南农业大学学报 2024年

作者：谢金燕刘丽星杨欣王潇洒王旭刘树腾河北省智慧农业装备技术创新中心河北农业大学机电工程学院

【目的】提高新型苹果园内多台无人割草机协同作业时的工作效率。【方法】提出一种改进的遗传算法（Improved genetic algorithm，IGA），为每台割草机分配并优化作业路径。根据实际无人割草机作业情况，以总转弯时间和作业时长为综合... 详细信息

【目的】提高新型苹果园内多台无人割草机协同作业时的工作效率。【方法】提出一种改进的遗传算法（Improved genetic algorithm，IGA），为每台割草机分配并优化作业路径。根据实际无人割草机作业情况，以总转弯时间和作业时长为综合优化目标，构建多无人割草机作业路径优化模型。通过设定任务阈值，引入改良圈策略和Metropolis准则改进遗传算法（Genetic algorithm，GA）以求解模型。【结果】仿真试验结果表明，IGA为每台割草机分配的任务量均衡，与GA相比，IGA优化后的矩形果园路径总转弯时间和作业时长分别平均减少22.89%和19.36%；与分区作业相比，IGA优化后的矩形果园路径总转弯时间和作业时长分别平均减少45.53%和10.68%。此外，梯形果园中，与GA和分区作业相比，IGA也不受果树分布影响，总转弯时间分别平均减少14.38%和34.08%，作业时长分别平均减少23.71%和10.07%。【结论】所提出的IGA性能更好，能有效优化机群的作业路径，缩短作业时长，提高作业能力。

关键词：路径优化多机协同作业遗传算法新型苹果园

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PP共挤薄膜挤出温度对挤出流率的影响

塑料工业 2024年第7期52卷 91-96页

作者：刘贺飞杜金玲李扬张永昌郑轩许寒飞何煦卢子乾乐凯胶片股份有限公司河北保定071054 河北省新能源膜材料技术创新中心河北保定071054 河北省影像显示材料产业技术研究院河北保定071054

多层共挤薄膜生产通常采用单螺杆-熔体泵串联挤出系统,薄膜厚度的稳定性控制是决定其产品质量的重要技术难题。本文通过分析共挤聚丙烯薄膜纵向厚度波动的相关因素,得到薄膜厚度纵向波动是由挤出流率的波动引起,并研究挤出温度变化对熔... 详细信息

多层共挤薄膜生产通常采用单螺杆-熔体泵串联挤出系统,薄膜厚度的稳定性控制是决定其产品质量的重要技术难题。本文通过分析共挤聚丙烯薄膜纵向厚度波动的相关因素,得到薄膜厚度纵向波动是由挤出流率的波动引起,并研究挤出温度变化对熔体泵出口压力与挤出流率波动的影响,以确定纵向厚度稳定性较高的挤出温度。基于现有多层共挤试验线可调整与监测参数,以挤出温度为变量开展实验,将熔体泵进口压力与转速设为固定值,分析物料黏度变化引发的熔体泵出口压力与挤出流率的波动情况。结果表明,随着挤出温度升高,物料黏度下降,熔体流动性增强,螺杆转速与熔体泵出口压力波动变化趋势基本一致,螺杆转速波动幅度约为熔体泵出口压力波动幅度的2.75倍;同时熔体泵出口压力降低,熔体泵进出口压差减小,容积效率提高,挤出流率小幅增加;对比不同温度下挤出流率波动,可知试验线挤出温度设定为220℃时,波动值最小,薄膜具有较高的纵向厚度稳定性,对薄膜产品生产具有一定的指导意义。

关键词：串联挤出系统熔体泵挤出温度挤出流率单螺杆挤出机聚丙烯

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基于玉米播种的无人驾驶电动拖拉机设计试验

农机化研究 2024年

作者：李珊珊吴正开王家忠孔德刚袁永伟刘江涛王泽河河北农业大学机电工程学院河北省智慧农业装备技术创新中心

针对传统拖拉机进行玉米播种时作业直线度差、播种过程中动力传递不平稳的问题,设计了一台特征滑移率下牵引力超过10 kN的无人驾驶电动拖拉机。首先,根据玉米播种农艺和播种作业要求,设计无人驾驶电动拖拉机播种机组整机架构、拖拉机的... 详细信息

针对传统拖拉机进行玉米播种时作业直线度差、播种过程中动力传递不平稳的问题,设计了一台特征滑移率下牵引力超过10 kN的无人驾驶电动拖拉机。首先,根据玉米播种农艺和播种作业要求,设计无人驾驶电动拖拉机播种机组整机架构、拖拉机的软件和能量传递架构;然后,分析无人驾驶电动拖拉机常见作业工况下的动力需求,根据开沟阻力计算关键部件功率需求,得到整机参数;最后,进行行走、播种工况试验测试,验证车辆性能。试验结果表明:在行走工况中,特征滑移率下的牵引动力为10 417 N,满足设计要求;电压、电流稳定输出,横向偏差在5 cm之内,满足作业要求。在播种工况下,特征滑移率下牵引动力为11 491 N,播种出苗后,苗直线度偏差在5 cm之内,满足农艺要求。标准工况下,动力电池单体在不同温度下稳定放电,电池以1 C放电时,容量在5～100 A·h之间能稳定运行,符合农业作业标准。

关键词：无人驾驶电动拖拉机玉米播种行走工况播种工况

基于STM32的轮式水产监控车控制系统设计

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河北农业大学学报 2024年第2期47卷 119-125页

作者：杨佳敏张晨一席瑞谦任振辉河北农业大学机电工程学院河北保定071001 河北省丘陵山地农机装备技术创新中心河北无极052400

针对目前水产养殖监控装备自动化水平低、设备简陋等问题,设计了1套以STM32单片机为核心的轮式水产监控车控制系统。该系统由降压模块、无线通信模块、驱动模块等组成,其中驱动模块完成了监控车的行走、操作平台的升降及机械臂的伸缩等... 详细信息

针对目前水产养殖监控装备自动化水平低、设备简陋等问题,设计了1套以STM32单片机为核心的轮式水产监控车控制系统。该系统由降压模块、无线通信模块、驱动模块等组成,其中驱动模块完成了监控车的行走、操作平台的升降及机械臂的伸缩等功能。通过2.4G无线网络技术,将遥控推杆信号和按键信号发送至信号接收机,控制PWM波来改变驱动电机的电压值,实现了监控车的行走功能。利用霍尔传感器实时反馈监控车的行驶速度,采用专家PID算法进行车速调整,实现了监控车的平稳运行;利用电源正接状态和反接状态的相互切换,通过电动推杆实现了操作平台的升降功能;通过脉冲数调整步进电机的转速完成了机械臂的伸缩控制。现场测试结果表明:监控车行驶速度在8 cm/s至32 cm/s区间内电机转速相对稳定,操作平台升降高度能够达到1.2 m,机械臂向外伸出能够达到1.5 m,监控车控制系统性能稳定可靠,达到了设计要求。

关键词： STM32 水产监控车控制系统专家PID

基于无人机多光谱影像的矮林芳樟叶片含水率与叶水势反演

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农业机械学报 2024年第2期55卷 220-230,267页

作者：杨宝城鲁向晖张海娜王倩陈志琪张杰南昌工程学院江西省樟树繁育与开发利用工程研究中心南昌330099 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330029

叶片含水率和叶水势反映植物组织中水分的状态,是衡量植物水分供应和水分利用效率的重要指标。为探究基于不同高度下无人机多光谱影像反演叶片含水率和叶水势模型的差异,本研究在3个飞行高度处理F30、F60、F100(30、60、100 m)下采集多... 详细信息

叶片含水率和叶水势反映植物组织中水分的状态,是衡量植物水分供应和水分利用效率的重要指标。为探究基于不同高度下无人机多光谱影像反演叶片含水率和叶水势模型的差异,本研究在3个飞行高度处理F30、F60、F100(30、60、100 m)下采集多光谱影像数据,通过使用6种光谱反射率+经验植被指数的组合与地面实测数据进行相关性分析,获得不同飞行高度下的光谱反射率+经验植被指数组合与叶片含水率和叶水势的反演模型及其决定系数,以决定系数为依据分别构建支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和径向基神经网络(RBFNN)模型,分析不同飞行高度无人机多光谱影像反演芳樟叶片含水率和叶水势的精度。结果发现:3个飞行高度下,基于RF模型的反演精度均高于SVM模型和RBFNN模型。F30处理对叶片含水率与叶水势反演效果均优于F60和F100处理。F30处理对叶片含水率反演的敏感光谱反射率+植被指数组合为红光波段反射率(R)、红边1波段反射率(RE1)、红边2波段反射率(RE2)、近红外波段反射率(NIR)、增强型植被指数(EVI)、土壤调节植被指数(SAVI)。RF模型训练集的R2、RMSE、MRE分别为0.845、0.548%、0.712%;测试集的R2、RMSE、MRE分别为0.832、0.683%、0.897%。对叶水势反演的敏感光谱反射率+植被指数组合为R、RE2、NIR、EVI、SAVI、花青素反射指数(ARI)。RF模型训练集的R2、RMSE、MRE分别为0.814、0.073 MPa、3.550%;测试集的R2、RMSE、MRE分别为0.806、0.095 MPa、4.250%。研究结果表明飞行高度30 m与RF方法分别为反演叶片含水率和叶水势的最优光谱获取高度与最优模型构建方法。本研究可为基于无人机平台的矮林芳樟水分监测提供技术支持,并可为筛选无人机多光谱波段与经验植被指数、实现植物长势参数快速估测提供应用参考。

关键词：矮林芳樟叶片含水率叶水势无人机多光谱飞行高度

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聚乙烯微塑料对土壤氮转化的影响及机制研究进展

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环境科学 2024年第8期45卷 4756-4765页

作者：王树涛汪晚晴荣飒爽李宇欣王鑫鑫梁盼刘微河北农业大学国土资源学院保定071001 河北省农田生态环境重点实验室保定071001 河北大学化学与材料科学学院保定071002 河北大学生态环境系保定071002 河北省山区农业技术创新中心保定071001 河北农业大学河北省山区研究所保定071001

聚乙烯塑料是当前农田土壤微塑料(MPs)污染的主要类型之一,具有分布广、颗粒小、易积累且难降解等特点,长期在土壤中存在影响元素循环.在总结国内外重要研究结果的基础上,系统分析和综述了聚乙烯微塑料(PE-MPs)影响土壤氮转化的关键因... 详细信息

聚乙烯塑料是当前农田土壤微塑料(MPs)污染的主要类型之一,具有分布广、颗粒小、易积累且难降解等特点,长期在土壤中存在影响元素循环.在总结国内外重要研究结果的基础上,系统分析和综述了聚乙烯微塑料(PE-MPs)影响土壤氮转化的关键因素和过程.一方面PE-MPs自身作为碳源招募微生物,选择定殖微生物种群,释放添加剂等途径对与土壤氮转化相关微生物和关键酶活性产生直接影响.另一方面PE-MPs通过影响土壤理化性质改变微生物生长微环境对与土壤氮转化相关微生物和关键酶活性产生间接影响.此外,MPs的重要添加剂邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)可能是短期内影响土壤氮转化过程的主要因子.通过建议未来应该深入研究的关键科学问题,可为MPs污染土壤的氮素营养调控和生态风险评估提供科学支撑.

关键词：聚乙烯微塑料(PE-MPs) 氮转化微生物土壤理化性质氮转化功能基因酶