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基于田口法的比例电磁铁极靴结构优化研究

机械工程学报 2024年第8期60卷 329-336页

作者：杨柳高天雄宋颜和孔祥东张世林燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室秦皇岛066004 广州汇通精密液压有限公司广州511300

比例电磁铁作为比例阀中最关键的电-机械转换器,其位移-力线性度的优劣直接影响智能液压系统的精度,但是目前现有的比例电磁铁普遍存在位移-力线性度差、比例转换精度低等问题。针对此类问题,以比例电磁铁位移-力线性度为优化目标,结合... 详细信息

比例电磁铁作为比例阀中最关键的电-机械转换器,其位移-力线性度的优劣直接影响智能液压系统的精度,但是目前现有的比例电磁铁普遍存在位移-力线性度差、比例转换精度低等问题。针对此类问题,以比例电磁铁位移-力线性度为优化目标,结合田口法开展优化设计研究。首先,建立比例电磁铁输出电磁力数学模型,明确位移-力特性与极靴结构参数的映射关系。其次,基于衔铁4个典型位置下(0、d/4、d/2、d,d为衔铁行程长度)不同极靴结构参数的输出电磁力数值解,采用田口法得到所研究比例电磁铁关键结构参数的最优组合。最后,加工比例电磁铁样机,对比优化前后位移-力线性度的方差。结果表明,优化后的比例电磁铁位移-力线性度相比于优化前提升15.56%,验证了仿真模型的正确性和研究方法的可行性。研究成果对智能液压系统用比例电磁铁电磁性能的提升具有重要的指导意义。

关键词：比例电磁铁田口法电磁力结构优化静态特性

高速激光熔覆马氏体不锈钢涂层与电镀层性能对比与研究

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中国机械工程 2024年第8期35卷 1480-1488页

作者：王井艾超员霄朱迅郭飞燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 江苏徐工工程机械研究院有限公司高端工程机械智能制造国家重点实验室徐州221004

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性... 详细信息

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性能测试,探讨了涂层失效行为及其应用工况。结果表明:XG-1、XG-2涂层微观组织致密且均匀,平均显微硬度为720.5 HV、653 HV;电镀硬铬涂层分布孔隙和裂纹等缺陷,自腐蚀电流密度为10.45μA/cm^(2),耐腐蚀性能最差;三种磨损形式下电镀硬铬涂层均发生了开裂及剥落,高速激光熔覆涂层表现出更优异的耐磨性能,适用于活塞杆易拉伤、外界富集硬质颗粒污染物、大侧向载荷等液压缸服役工况。

关键词：高速激光熔覆电镀硬铬磨损行为液压缸活塞杆马氏体不锈钢涂层

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纤维球过滤器布流系统优化及过滤性能研究

燕山大学学报 2024年第3期48卷 223-228页

作者：王三众宋梓鹏潘娜李明洋于辉燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 秦皇岛莱特流体设备制造有限公司河北秦皇岛066004

为了优化工业级过滤器布流系统结构参数及提高其过滤性能,运用多孔介质模型对纤维球过滤器的过滤性能进行了分析,研究了布流系统结构参数对过滤性能的影响,并进行了实验验证,得出:对于直径为1.5 m,轴径比约为1的过滤器,优化后吐水口直径... 详细信息

为了优化工业级过滤器布流系统结构参数及提高其过滤性能,运用多孔介质模型对纤维球过滤器的过滤性能进行了分析,研究了布流系统结构参数对过滤性能的影响,并进行了实验验证,得出:对于直径为1.5 m,轴径比约为1的过滤器,优化后吐水口直径为15~20 mm,吐水口个数为10~12,过滤性能提高了约25%;当滤料层压降达到15000 Pa时,滤速和出水水质不满足生产要求,需要对滤料层进行反冲洗。滤床截污量分布越均匀,滤床径向过滤阻力差异越小,滤床“密封性”越好,过滤器运行越稳定。

关键词：纤维球滤床工业级过滤器布流系统优化过滤性能

基于能量回收的新型电伺服作动器及其动态能耗分析

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吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1196-1204页

作者：刘谦张祝新赵丁选王立新王亚非燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066000 燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066000 中国船舶集团有限公司系统工程研究院北京100094

针对现有电伺服作动器在负载回落阶段负载势能被浪费的问题,提出了基于能量回收的新型电伺服作动器的实现方案。该方案通过与传动系统并联的蓄能器来回收负载回落时耗散的势能,在负载举升时将其用于提供辅助推力。结合功率键合图理论引... 详细信息

针对现有电伺服作动器在负载回落阶段负载势能被浪费的问题,提出了基于能量回收的新型电伺服作动器的实现方案。该方案通过与传动系统并联的蓄能器来回收负载回落时耗散的势能,在负载举升时将其用于提供辅助推力。结合功率键合图理论引入了一种复杂能域下的机械系统动态能耗分析方法,建立了新型电伺服作动器的动态能耗模型,并进行了对比仿真实验。结果表明,所设计的电伺服作动器使得系统响应时间缩短了约36.9%,所需的电机启动转矩降低了约43.3%;在举升负载时的能耗降低了约31%,在负载回落时能够回收36%的势能;在工作过程中滚珠螺旋副的承载大大降低,有助于减少摩擦热、延长丝杠的使用寿命。

关键词：机械电子工程电伺服作动器能量回收蓄能器功率键合图动态能耗分析

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等编码数字流量控制单元编码变换与控制方法

机械工程学报 2024年第2期60卷 287-301页

作者：王佩程雨旺李新浩姚静吴柳杰燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004 先进制造成形技术及装备国家地方联合工程研究中心秦皇岛066004 宁波赛福汽车制动有限公司宁波315121

基于并联数字阀的数字流量控制单元(Digital flow control unit,DFCU)是数字液压系统的核心控制部件,在编码开关控制下DFCU开关组合数量随编码位数呈指数增加,面临控制计算量大、流量分辨率受限的问题。因此,提出等编码DFCU编码变换方法... 详细信息

基于并联数字阀的数字流量控制单元(Digital flow control unit,DFCU)是数字液压系统的核心控制部件,在编码开关控制下DFCU开关组合数量随编码位数呈指数增加,面临控制计算量大、流量分辨率受限的问题。因此,提出等编码DFCU编码变换方法,通过减少编码位数缩小最佳开关组合搜索空间,减少控制计算量,并设计基于代价函数的编码开关控制、脉冲宽度调制(Pulsewidthmodulation,PWM)及其组合的多种控制器,提高流量分辨率保证控制精度。基于高速开关阀静态特性测试,拟合得到其流量-占空比-压力三者之间数学模型。以7-bit高速开关阀组成的等编码DFCU作为研究对象,利用不同高速开关阀数量的组合控制,变换为4-bit裴波那契编码和3-bit二进制编码,并分析编码变换前后的脉冲数调制(Pulsenumber modulation,PNM)、脉码调制(Pulsecodemodulation,PCM)、PWM及复合控制器的流量输出特性。试验结果从控制精度、计算量、切换次数的对比表明,DFCU在编码开关控制方式下以较少的启闭次数可实现离散流量有级输出,编码构型变换后可有效减少计算量,切换次数与冲击略有增多;PWM控制可实现近似连续的流量输出,但压力脉动和切换次数远高于编码开关控制;变换后的编码开关与PWM复合控制不仅提高了流量控制精度,可以实现与PWM控制精度基本一致的流量输出,且切换次数远小于PWM控制方式并可以减少控制周期内的计算量。

关键词：数字流量控制单元脉冲数调制脉码调制脉冲宽度调制编码构型流量控制

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基于机器学习的金属软管缺陷检测系统

电子测量技术 2024年第10期47卷 78-84页

作者：倪洪启李鑫宇戴文博李宝立沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142 秦皇岛北方管业有限公司秦皇岛066004

为了实现工业上对金属软管缺陷部分的自动检测,提出一种基于深度学习的缺陷检测方法,首先利用相机采集金属软管缺陷部分的图像并将采集图像中的缺陷特征部分进行分类与标定,金属软管外表面缺陷可分为断丝、散丝、叠丝3种并制作出对应的... 详细信息

为了实现工业上对金属软管缺陷部分的自动检测,提出一种基于深度学习的缺陷检测方法,首先利用相机采集金属软管缺陷部分的图像并将采集图像中的缺陷特征部分进行分类与标定,金属软管外表面缺陷可分为断丝、散丝、叠丝3种并制作出对应的自制数据集;其次对YOLOv5s网络进行改进,通过在YOLOv5s中的主干网络中添加SimAM注意力机制;然后利用EIoU损失函数替换初始网络所采用的IoU损失函数;最后对YOLOv5s中的金字塔池化层进行改进,采用SimSPPF模块替换SPPF模块。利用改进后的算法对金属软管缺陷数据集进行训练,改进后的算法相较于初始YOLOv5s网络的平均精度mAP提升了1.5%,特征复杂且小目标的漏检误检情况有了明显改善。

关键词：缺陷检测 YOLOv5s 注意力机制损失函数

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泰森多边形多孔结构髋臼杯初始稳定性研究

医用生物力学 2024年第3期39卷 428-434页

作者：宜亚丽于润泽张金明李姣柴立平金贺荣燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河北瑞鹤医疗器械有限公司石家庄050081

目的分析泰森多边形多孔结构髋臼杯与实体髋臼杯的初始稳定性差异,探究泰森多边形结构多孔层对髋臼杯初始稳定性的影响及其在预防松动脱位方面的作用。方法通过Grasshopper设计孔隙率分别为60%、70%的泰森多边形多孔结构支架,利用选... 详细信息

目的分析泰森多边形多孔结构髋臼杯与实体髋臼杯的初始稳定性差异,探究泰森多边形结构多孔层对髋臼杯初始稳定性的影响及其在预防松动脱位方面的作用。方法通过Grasshopper设计孔隙率分别为60%、70%的泰森多边形多孔结构支架,利用选区激光熔化技术(selective laser melting, SLM)制备实体髋臼杯与孔隙率为60%、70%多孔髋臼杯样件,在相同条件的聚氨酯块模型中进行杠杆试验,分析对比3组样件的最大撬出力矩、偏转角度、界面刚度。结果在压入力无明显差异的情况下,孔隙率为60%、70%多孔髋臼杯的最大撬出力矩分别比实体髋臼杯高278.82%、320.56%,偏转角度比实体髋臼杯高194.04%、269.23%,界面刚度比实体髋臼杯高18.58%、7.88%。杠杆试验完成后,多孔髋臼杯所用的聚氨酯块半球腔内出现明显磨损。结论泰森多边形多孔结构髋臼杯的初始稳定性指标均高于实体髋臼杯,说明泰森多边形结构多孔层能提高髋臼杯的初始稳定性。研究结果能够为髋臼假体的设计与选型提供一定参考。

关键词：全髋关节置换术髋臼杯多孔结构泰森多边形初始稳定性

CAP1000型蒸汽发生器内部构件关键安装工艺与清洁控制

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压力容器 2024年第6期41卷 83-88页

作者：路扬庄思明哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司河北秦皇岛066206

针对CAP1000型蒸汽发生器内部构件关键安装工艺及清洁控制等问题,分析了初级分离器及给水环等内部构件在有限空间精确位置的调节和临时固定等难点,研究了内套筒在下壳体内同轴安装以及换热管U形端在壳体最终对接焊接时所面临的污染和磕... 详细信息

针对CAP1000型蒸汽发生器内部构件关键安装工艺及清洁控制等问题,分析了初级分离器及给水环等内部构件在有限空间精确位置的调节和临时固定等难点,研究了内套筒在下壳体内同轴安装以及换热管U形端在壳体最终对接焊接时所面临的污染和磕碰问题。基于该设备各部分内部构件结构特征提出清洁安装工艺方案,通过设计和应用多种防护用具和机械支撑调节装置,取代常规焊接固定方式,更加精准控制各项安装尺寸,避免了焊接和打磨带来的内部污染。实践表明,采用该安装工艺和方法可有效提高CAP1000型蒸汽发生器内部构件的制造精度、清洁度和产品总体质量。

关键词： CAP1000型蒸汽发生器内部构件机械支撑安装工艺

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水利工程软土地基勘察及处理技术探讨

中国科技期刊数据库工业A 2024年第8期 0025-0028页

作者：王爽秦皇岛方盈机械施工有限公司河北秦皇岛066000

水利基础设施的构筑是一个涉及到国家经济和人民福祉的核心任务,它和公众的日常生活紧密联系。为了保证这些基础设施的有序进行,必须在建造前期进行详尽的地质调查和处置,防止后续的使用和操作过程中遇到地质困扰,从而降低其应用的成效... 详细信息

水利基础设施的构筑是一个涉及到国家经济和人民福祉的核心任务,它和公众的日常生活紧密联系。为了保证这些基础设施的有序进行,必须在建造前期进行详尽的地质调查和处置,防止后续的使用和操作过程中遇到地质困扰,从而降低其应用的成效。换句话说,优化和改善水利工程软土地基的勘察和处理技巧,对于提高水利工程的整体质量具有重大的影响和价值。本篇文章将尝试深入研究软土地基的基本属性,并明确了在水利工程软土地基勘察和处理中的核心环节,强调了必须采用地质勘查、勘查点的安排和参数的计算等手段,才能保证水利工程软土地基勘察任务的顺利执行。对于更换填充物、垫层、加强筋和预压加载等技术在软土地基处理中的运用进行了深入的研究,目的是为了提高软土地基处理的品质,从而为水利工程项目的建设品质打下坚实的基础,这是一个值得业界重视的问题。

关键词：水利工程软土地基勘察技术