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刃宽对硬岩掘进影响的仿真及试验研究

工程科学学报 2025年第1期47卷 13-24页

作者：尚勇孙靖东姜海峰许顺海段红磊孙朝阳北京科技大学机械工程学院北京100083 中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司河南453000

滚刀在硬岩掘进中极易发生崩刃、偏磨等异常失效,研究硬岩掘进条件下刃型参数对滚刀破岩载荷和破岩效率的影响十分重要.本文采用滚刀破岩试验和仿真分析相结合的方法,从载荷曲线、破岩体积、破岩比能等方面分析了刃宽对滚刀破岩的影响.... 详细信息

滚刀在硬岩掘进中极易发生崩刃、偏磨等异常失效,研究硬岩掘进条件下刃型参数对滚刀破岩载荷和破岩效率的影响十分重要.本文采用滚刀破岩试验和仿真分析相结合的方法,从载荷曲线、破岩体积、破岩比能等方面分析了刃宽对滚刀破岩的影响.基于双线性本构模型及Benzeggagh–Kenane损伤断裂准则建立了岩石材料的内聚力本构模型,通过单轴抗压试验及巴西劈裂试验对内聚力本构模型的微观参数进行了校准,并进一步建立了滚刀破岩的内聚力仿真模型.结果表明:内聚力本构模型可以准确的模拟破岩过程中岩石裂纹的萌生和扩展过程.依据裂纹的萌生和扩展情况,滚刀破岩过程主要分为三个阶段:弹性阶段、裂纹萌生–扩展阶段及岩石破坏卸载阶段.滚刀破岩载荷和破岩体积随着贯入度、刀间距和刃宽的增加而增加;破岩比能随刃宽的增加呈先减小后增大的趋势.对于所选取的硬岩,采用13 mm刃宽滚刀破岩时比能最小,破岩效率最高;7 mm刃宽滚刀破岩时无法形成贯通岩片,相邻滚刀之间仍存在岩脊,破岩效率较低.

关键词：滚刀刃宽 Cohesive模型线切割试验破岩载荷破岩效率

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云控制水肥药械智能监控平台的设计与实现

农机化研究 2025年第2期47卷 75-80页

作者：林秀君胡佳宁孙涛张晓乾任振辉河北农业大学机电工程学院河北保定071001 石家庄鑫农机械有限公司石家庄052400

随着我国农业现代化水平的提高,以水肥药械为核心的现代农业服务体系成为未来行业发展的方向。为此,采用B/S结构模式,使用Django框架,选用MySQL数据库,设计并实现了一种云控制水肥药械智能监控平台。平台拥有完善的机构、数据交互、用... 详细信息

随着我国农业现代化水平的提高,以水肥药械为核心的现代农业服务体系成为未来行业发展的方向。为此,采用B/S结构模式,使用Django框架,选用MySQL数据库,设计并实现了一种云控制水肥药械智能监控平台。平台拥有完善的机构、数据交互、用户和权限等管理功能,可实现水肥药械的数字化管理;嵌入了基于Bi-LSTM与LightGBM融合的参考作物蒸散量预测方法,可实现对作物灌溉的实时预测;增加了作物施肥计算公式以及施肥用药数据库,可为用户对肥、药的施用提供科学的参考依据。实际运行及性能测试结果表明:平台的架构和模块设计合理,功能较全面和灵活,可有效满足设施园区对于水肥药械的管理需求,推动现代化农业发展。

关键词：水肥药械一体化智能监控平台云控制 Django框架

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甘薯秧蔓机械化收获防缠绕割台的设计与试验

农机化研究 2025年第2期47卷 131-138页

作者：谭营尚书旗王东伟何晓宁贾夕宁朱浩郑超张习文青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109 威海佳润农业机械有限公司山东威海264200

为解决甘薯秧蔓相互交错缠绕、难以分离导致收获困难的问题,设计了一种甘薯秧蔓机械化收获防缠绕割台,并对仿垄型拨禾切割机构、伸缩弹齿捡拾机构的作业过程进行受力及运动分析,得到其作业参数范围。为避免仿垄型拨禾切割机构和伸缩弹... 详细信息

为解决甘薯秧蔓相互交错缠绕、难以分离导致收获困难的问题,设计了一种甘薯秧蔓机械化收获防缠绕割台,并对仿垄型拨禾切割机构、伸缩弹齿捡拾机构的作业过程进行受力及运动分析,得到其作业参数范围。为避免仿垄型拨禾切割机构和伸缩弹齿捡拾机构在作业过程中发生缠绕,搭建了甘薯秧蔓机械化收获防缠绕割台的试验台架,进行单因素试验,以此来确定仿垄型拨禾切割机构和伸缩弹齿捡拾机构的最佳转速范围;利用Design-Expert 13.0软件中Box-Behnken试验设计方法,研究前进速度、切割转速、捡拾转速三因素两两交互作用对甘薯秧蔓回收率、缠绕程度、伤薯率的影响,并建立回归模型,进行试验参数优化,得到最优工作参数组合,即前进速度0.995 m/s、切割转速61.043 r/min、捡拾转速100.939 r/min,此时甘薯秧蔓的回收率为94.553%、缠绕程度为2.169%、伤薯率为0.213%。为验证最优参数的可靠性,将最优工作参数组合数据化零为整,作为田间试验的作业参数,进行田间试验验证,结果表明:甘薯秧蔓的薯秧蔓回收率为93.55%,缠绕程度为2.42%,伤薯率为0.38%。

关键词：甘薯秧蔓机械化收获防缠绕割台响应曲面

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精准饲喂对个体奶牛甲烷排量的影响

农机化研究 2025年第3期47卷 156-161页

作者：叶岩崔振兴李源源杨存志侯云涛李尧孙先明黑龙江省农业机械工程科学研究院哈尔滨150081 哈尔滨完达山奶牛养殖有限公司哈尔滨150528

反刍动物奶牛的甲烷排放是农业温室气体主要排放源之一,而采食量是影响个体奶牛甲烷排量的重要因素,故研制个体奶牛精准饲喂系统和利用甲烷检测装置分析奶牛采食量对甲烷排量的影响,对提高奶牛健康水平、提高饲料利用率和奶牛科学饲养... 详细信息

反刍动物奶牛的甲烷排放是农业温室气体主要排放源之一,而采食量是影响个体奶牛甲烷排量的重要因素,故研制个体奶牛精准饲喂系统和利用甲烷检测装置分析奶牛采食量对甲烷排量的影响,对提高奶牛健康水平、提高饲料利用率和奶牛科学饲养管理能力等方面均具有重要意义。为此,设计了个体奶牛精准饲喂系统和甲烷检测装置,利用个体奶牛穿戴式“牛衣”和牧场内主体框架分布网点固定安装相结合的方法,采集对照组和试验组各3头奶牛采食前后奶牛后肠道甲烷排量和奶牛嗳气与呼吸的甲烷排量。研究表明,个体奶牛精准饲喂系统可依据奶牛个体差异实现饲料的定量饲喂,相同条件下精准饲喂和自由采食的个体奶牛甲烷排量和产奶量有差异但不显著,且随着个体奶牛采食量增加,甲烷排量会随之升高,说明饲喂量与甲烷排量之间存在正相关关系。

关键词：精准饲喂甲烷排量奶牛

基于尺寸效应的钛合金二维超声辅助精密切削特性研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 117-123页

作者：王鑫刘建慧焦锋新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

目的为了减少尺寸效应对精密加工的影响,提高钛合金微尺度切削的加工精度与表面质量,方法将特种加工理论和精密切削方法相结合,提出二维超声辅助精密切削方法。首先,基于ABAQUS力-热耦合模型分析二维超声辅助精密切削钛合金的切削过程,... 详细信息

目的为了减少尺寸效应对精密加工的影响,提高钛合金微尺度切削的加工精度与表面质量,方法将特种加工理论和精密切削方法相结合,提出二维超声辅助精密切削方法。首先,基于ABAQUS力-热耦合模型分析二维超声辅助精密切削钛合金的切削过程,探究精密切削与二维超声辅助精密切削的切削力学特性;其次,通过试验以超声振幅、切削深度与刃口半径的比值(a_(p)/r_(n))为因素,分析尺寸效应作用下超声振动切削中切削力及单位切削力的变化规律;最后,对比分析精密切削与二维超声辅助精密切削在不同切削深度与刃口半径的比值(a_(p)/r_(n))下的表面形貌特征。结果结果表明,随着切削深度与刃口半径的比值(a_(p)/r_(n))增大,精密切削钛合金表面形貌出现黏结、凹坑、耕犁现象,而二维超声辅助精密切削加工表面则出现均匀、完整的网状表面纹理特征。另外,二维超声辅助精密切削加工单位切削力远小于精密切削加工的,且随着振幅增大,单位切削力的增长比值由57.7%降至45.2%。结论二维超声辅助精密切削能够显著改善尺寸效应中产生的负前角效应和犁切现象,降低单位切削力,提高切削过程的稳定性,在提高钛合金微尺度切屑加工精度和表面质量方面具有重要应用价值。

关键词：二维超声辅助切削尺寸效应刃口半径切削力

基于北斗测速的电驱式小麦播种机监控系统设计与试验

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农机化研究 2025年第4期47卷 116-121页

作者：李涛刘江涛桑永英胡敏英周训河北农业大学机电工程学院河北保定071001 河北三头牛机械科技有限公司河北衡水053100

针对当前小麦播种机智能化程度低、播种作业时种子漏播肥料堵塞导致缺苗断垄现象产生的问题,设计了一款基于北斗测速的电驱式小麦播种机监控系统。通过电容检测可以实时监测小麦种子漏播情况,通过光电检测可以实时监控排肥管内肥料堵塞... 详细信息

针对当前小麦播种机智能化程度低、播种作业时种子漏播肥料堵塞导致缺苗断垄现象产生的问题,设计了一款基于北斗测速的电驱式小麦播种机监控系统。通过电容检测可以实时监测小麦种子漏播情况,通过光电检测可以实时监控排肥管内肥料堵塞情况;北斗卫星实时定位并计算出播种机的前进速度,控制器根据播种机前进速度实时调节播种施肥电机转速,实现种子漏播、肥料堵塞报警和精量播种施肥的目的。在田间试验中,装载监控系统的播种机各项性能表现良好,漏播检测准确率91%以上,肥料堵塞检测准确率95%以上,播种合格率平均值大于94.6%,漏播指数小于2.8%,重播指数小于3%,均匀度变异系数小于3.5%,能够满足小麦精量播种的要求。

关键词：小麦播种机监控系统北斗测速电驱式

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减振器安装端头的冲压成型试验与仿真分析

河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 100-108页

作者：张博强李宗瑾赵浩翰陈国强金鑫河南工业大学机电工程学院河南郑州450001 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000 郑州宇通重工有限公司河南郑州450001

目的为了降低减振器安装端头的开发难度,解决模具加工设计中遇到的问题,方法选取某一减振器安装端头的主板体和外套管为研究对象,利用Dynaform软件进行数值模拟,针对主板体成型选取对其成型质量影响较大的摩擦因数、合模速度、拉延速... 详细信息

目的为了降低减振器安装端头的开发难度,解决模具加工设计中遇到的问题,方法选取某一减振器安装端头的主板体和外套管为研究对象,利用Dynaform软件进行数值模拟,针对主板体成型选取对其成型质量影响较大的摩擦因数、合模速度、拉延速度和模具间隙为主要因素设计正交试验,以最大减薄率为评价指标求解主板体成型最优冲压工艺参数组合;针对外套管成型采用提前刺破的方法对其成型质量进行优化,并对实际生产的安装端头进行力学、厚度和气密性测试。结果研究获得主板体成型的最优冲压工艺参数组合即摩擦因数0.145,合模速度2 000 mm/s,拉延速度1 000 mm/s,模具间隙2.1 mm。在此基础上进行数值模拟和生产验证。数值模拟中主板体最大减薄率为17.175%,最大增厚率为53.061%;外套管最大减薄率为13.770%,最大增厚率为58.320%,符合设计要求。生产试验中,力学测试过程中端头表面质量良好,未发生变形、明显起皱和开裂等现象;厚度测试中端头的试验壁厚与模拟壁厚最大偏差为6.8%,和数值模拟结果基本一致;气密性测试中,在内部冲压1.6 MPa,静置30 s情况下,端头未出现漏气现象。结论研究表明,安装端头的综合性能达到要求,验证了端头成型中工序设置顺序的正确性。研究结果可为减振器安装端头的研发提供一定的理论指导。

关键词： Dynaform 减振器安装端头数值模拟参数优化正交试验

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面向轴承生产线的视觉检测光源系统

轴承 2025年第1期 88-94页

作者：黄振宇金京钱淼浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江迎丰科技股份有限公司浙江绍兴312073

为降低工业自动化生产过程中轴承端面块状瑕疵的漏检率和误检率,对视觉检测常用的光源类型进行了对比试验,在工业环境下采用不同光源获取图像并使用不同的图像增强算法进行优化处理,通过像素点检测的方式检测轴承端面块状瑕疵,以工厂的... 详细信息

为降低工业自动化生产过程中轴承端面块状瑕疵的漏检率和误检率,对视觉检测常用的光源类型进行了对比试验,在工业环境下采用不同光源获取图像并使用不同的图像增强算法进行优化处理,通过像素点检测的方式检测轴承端面块状瑕疵,以工厂的检测标准进行应用验证。结果表明:同轴光源作为视觉光源时所采集图像在各种图像增强算法处理下的检测效果均好于其他光源;自适应直方图均衡化对轴承端面瑕疵的总体检测效果较好,Gamma变换则对降低漏检率有较好作用。

关键词：滚动轴承机器视觉光源表面缺陷检测图像处理

ZY4800/11/22大倾角液压支架设计特点及优化措施

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机械工程师 2025年第1期 104-106+109页

作者：步雷刚河北天择重型机械有限公司

新疆拜城东兴泰煤矿1103综采工作面平均倾角为45°，最大处可达50°，针对该矿煤层赋存条件和特点，设计了ZY4800/11/22大倾角液压支架。文中阐述了大倾角液压支架的定义和ZY4800/11/22大倾角液压支架的设计特点，并根据工作面总体布置... 详细信息

新疆拜城东兴泰煤矿1103综采工作面平均倾角为45°，最大处可达50°，针对该矿煤层赋存条件和特点，设计了ZY4800/11/22大倾角液压支架。文中阐述了大倾角液压支架的定义和ZY4800/11/22大倾角液压支架的设计特点，并根据工作面总体布置要求，对该工作面首、尾架液压支架进行了优化设计，为类似煤层开采在装备配套及开采工艺上提供了有效的途径和方法。

关键词：大倾角工作面液压支架设计特点优化措施