刨煤机随机载荷的模拟分析及其应用

复杂煤层赋存条件下刨煤机的受力是随机变化的,这种变化直接影响刨煤机的刨削能力、生产率、工作可靠性和使用寿命。为研究刨煤机的载荷特性,基于破煤理论的刨刀受力模型,利用计算机程序模拟计算出刨刀、刨头和刨链受到的随机载荷,获得了不同刨深情况下刨刀、刨头和刨链受力的变化规律;分析了在考虑溜槽转角对刨链牵引力影响下,不同预紧力对刨链受力的影响。研究表明:刨刀与煤发生力学耦合作用而产生的交变冲击载荷中,刨刀受到的刨削阻力最大,小刨深情况下,刀体易出现磨损破坏,当刨深过大时,刨削过程中的能量积聚与释放会出现急剧的增加,使得刀体脊背处承受较高的动应力;预紧力的适当增加能减小刨链在工作过程中由于松紧交替而产生的振动;分析结果为研究动载荷作用下刨刀、刨链的可靠性和疲劳分析提供了理论依据。     

基于LS-DYNA的偏置刨刀破煤过程仿真研究

以某型刨煤机为例,用偏置刨刀替代传统刨刀,基于显示动力学软件LS-DYNA对刨煤机截线距最大的两把偏置刨刀破岩过程进行了数值模拟,并在上行刨刀截割煤岩的基础上,结合实际工况模拟了下行刨刀的刨煤过程,研究了刨刀的三向载荷曲线,分析了偏置刨刀破岩过程对残留煤脊量的影响,并对其强度进行了分析。分析结果对难刨煤层刨刀的优化设计和破煤过程的研究有重要参考价值。     

难刨煤层刨刀可靠性与疲劳寿命研究

基于Pro/E,ADAMS,ANSYS,Matlab与nSoft构造联合仿真平台,建立了某滑行刨煤机刨头的刚柔耦合虚拟样机模型.通过对某难刨煤层赋存条件的研究,生成了实际工况下刨刀的三向力载荷文件.提出了减少煤脊残留的非对称方式布置的新型刨刀,并对传统刨刀与新型刨刀在煤质韧性较高,煤层次生性裂隙极不发育的工况下所受的最大主应力与疲劳寿命进行了对比分析.结果表明:两种刨刀所受最大主应力基本相等,但传统刨刀在刨削难刨煤层过程中将随着煤脊的残留而无法继续工作,而以左右非对称方式布置的新型刨刀既消除了煤脊的残留,同时又提高了刨刀工作的可靠性、延长了刨刀使用寿命.     

斜切工况下刨煤机动态特性研究及运行参数优化设计

为了研究刨煤机在斜切工况下的动态特性,推导了刨刀斜切进刀时截割煤壁深度以及刨刀参加截割的条件,并采用有限元法建立了刨煤机动力学模型。对斜切工况下刨煤机动力学特性进行了数值仿真分析,得到了斜切工况下的刨头、链条的速度波动曲线及张力波动曲线;以刨头进刀速度以及中部槽摆角为设计变量,以为单位能耗最小及载荷波动率最小为目标函数,采用多种群遗传算法对其进行优化,得到刨煤机最优进刀速度为1.2 m/s,中部槽最优摆角为1°,1°,0.7°,研究结果为刨煤机在工程中的应用提供了理论基础。     

刨煤机刨刀三向力实验测试及理论公式修正

为了研究刨煤机工作状态下刨刀载荷特性,根据刨煤机破煤理论,建立了刨煤机力学检测平台,研制了刨刀三向测力系统。以BH38/2×400型刨煤机作为研究载体,对刨煤机刨削煤岩进行了实验测试,得到了不同刨深、不同刨速条件下的刨刀三向力测试结果,并将实验结果与理论计算结果进行了对比分析。研究结果表明:不同刨深条件下,实验所测得的三向力均值比理论计算值小,且三向力的实验值与理论计算比值在一定系数附近波动;不同刨速条件下,实验测得的三向力均值与理论计算值存在差异,且三向力实验值与理论计算比值呈一定倍数。     

基于改进粒子群算法的刨煤机多目标优化设计

针对刨煤机载荷波动率、刨削比能耗及生产能力问题,根据刨煤机刨削参数和刨头结构参数,并借助改进粒子群算法对刨煤机多目标进行优化设计。优化结果表明:刨煤机载荷波动率降低了20%、刨削比能耗降低了9.8%,生产能力升高了2.5%,极大地优化了上行刨削深度、下行刨削深度、上行刨速、下行刨速、刨刀数量和刨刀间距,有效地提高了刨煤机的整机工作性能。对比不同的优化算法,采用改进粒子群算法优化的刨煤机的综合性能优于其他算法。     

刨煤机斜切进刀动态特性分析与实验研究

为了研究刨煤机在斜切进刀过程中刨头力学特性及系统动态特性,推导了刨刀在斜切进刀时的截割阻力,并以此为外激励模型,基于有限元法构建了刨煤机系统动力学微分方程。采用数值分析方法对方程进行求解。分析了斜切进刀速度、刨削深度、进刀位置、中部槽偏移角度等因素对刨煤机系统动态特性的影响。通过刨煤机力学测试实验平台对系统动态特性进行了测试,对比分析了理论结果与测试结果,为刨煤机系统工作稳定性、关键零部件的疲劳寿命及工艺参数优化提供理论基础。     

刨煤机不同位置刨刀的载荷模拟研究及其强度验证

刨刀是刨煤机落煤的执行工具,其工作载荷直接影响刨煤机的刨削能力和生产效率。为研究刨煤机的载荷特性,基于Matlab和VC开发出了刨煤机载荷计算程序,可根据不同模拟煤层的赋存条件,计算出不同位置刨刀的随机载荷;基于仿真软件Adams,对不同位置刨刀进行模拟,并对其进行了强度验证。通过分析得出:在相同截深时,不同位置刨刀的载荷具有随机性,其中,短腰刀的三向载荷均值与标准差最小,与其他位置的刨刀相比受力较稳定均匀,其次为长腰刀、顶刀、底刀;随着刨削深度的增加,刨刀所受的三向力均有不同程度的增大,当刨深超过一定值以后,刨削阻力会出现明显的增大;当刨刀间距超过一定截线距时,刨削力急剧增加;刨刀在工作过程中,长、短腰刀所受最大应力分别位于刀体薄厚位置过渡连接处和刀体与片状合金头镶嵌处,主要失效方式为断裂和磨损;顶刀和底刀在与刀座连接部分做倒角处理可缓和应力集中。分析结果为研究动载荷作用下刨刀可靠性及其结构优化设计提供了理论依据。     

随机载荷作用下刨煤机刀座动态特性及疲劳寿命分析

为研究刨削过程中刀座在随机载荷作用下的动态特性及其疲劳寿命,根据BH38/2×400型刨煤机应用煤层煤样性质结合刨煤机结构及其运动参数,利用项目组编制的"刨煤机设计计算系统"软件计算出了刨刀受到的随机载荷,并将刨刀所受载荷施加给刨煤机多体系统模型进行仿真。仿真得到了刀座在工作过程中的动应力及变形情况,通过对刀座应力信息进行雨流计数处理预测出刀座的疲劳寿命。研究结果表明:在与煤发生复杂力学作用下,刀座受力具有非线性的特点;刀座矩形通槽与刨刀背脊接触位置以及刨刀安装方形螺钉所在位置承受较高动应力;采用雨流计数法对刀座累积疲劳损伤进行分析,预测得到刀座疲劳寿命约为475. 7 d;通过对刨削试验测得的刨削阻力与计算值进行比较,结合刨煤机实际应用情况,验证了仿真结果的准确性。     

刨煤机系统纵向振动与刨头斜切碰撞振动耦合特性研究

为了更精确研究斜切进刀工况下刨煤机系统动态特性,考虑刨头与滑架体之间的间隙,推导了斜切工况下刨头与滑架体的碰撞接触条件,建立了刨头接触碰撞动力学模型,推导了间隙条件下的刨刀截割阻力,以此为外激励模型,构建了刨煤机系统纵向振动与刨头碰撞振动耦合模型,采用数值分析方法对耦合模型进行求解。分析了不同刨速下刨煤机系统的动力学特性,并与改进前动力学模型的计算结果及试验测试结果进行了对比分析,结果表明,文中方法提高了动力学模型的计算准确度。     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬间把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统（包括机构、结构）的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地说明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公司以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统（包括机构、结构）的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

RV减速器针摆传动啮合特性分析

在分析RV减速器的传动原理和结构特点的基础上,从系统角度出发,考虑RV减速器两级传动系统耦合变形、摆线轮轮辐结构以及轴承刚度,建立了RV减速器啮合特性分析模型。对RV减速器针摆传动啮合特性进行了仿真分析,具体讨论了摆线轮轮缘厚度、修形量以及载荷大小对啮合特性的影响规律。同时根据所建立的分析模型对RV减速器的扭转刚度进行了分析。最后通过对RV减速器进行了针齿壳齿根压应力实验测试以及扭转刚度实验测试,验证了仿真分析的正确性。     

球开蜗杆砂轮的磨齿原理及其球基螺旋面参数

提出用球开蜗杆砂轮连续分度展成磨削内齿轮的概念,阐述了其磨齿原理.建立了砂轮的球基渐开螺旋面议程和分度球面螺旋线方程,给出螺旋运动参数,螺旋线导程,螺旋升角的定义及计算式.     

CONSIDERATION OF THE FORM OF THE UNDEFORMED SECTION OF CUT IN THE CALCULATION OF MACHINING FORCES

For the calculation of machining forces in turning processes, the empirical equation of Victor and Kienzle has been established as a common model. However, the model has some constraints. The undeformed chip thickness has to be higher than 0.1 mm and the ratio of undeformed chip width and undeformed chip thickness has to be higher than four. This means that the equation cannot be used for several combinations of process parameters. This paper shows an approach to calculate the machining forces for any form of undeformed sections of cut based on the approach of Victor and Kienzle. In order to achieve this, the undeformed chip thickness and the undeformed chip width are defined in a new way. Furthermore, the direction of chip flow is considered to determine the feed and passive force components.     

车辆主要噪声源识别方法的研究

描述了车辆车外主要噪声源的两种常用识别方法即声强法和声压法,给出了小客车车外噪声源的声强法和声压法的对比识别结果。这两种方法对比识别结果表明：在声源愈单一的情况下,声强法与声压法识别结果的相差愈小;在声源愈复杂的情况下,声强法与声压法识别结果相差愈大。     

球形滚刀的理论研究

对球面螺旋面进行深入的理论研究。给出了球面螺旋线导程、螺旋运动参数、球面螺旋升角的定义及新公式。建立了球形滚刀各螺旋面方程、刃口方程及侧后角计算等一整套新公式,可作为设计制造滚刀时的参考,总结出球形滚刀存在的有理论误差及减少误差的方法。最后给出了设计实例。     

轮轨滚动接触疲劳现象分析

论述轮轨滚动接触疲劳破坏的几种典型现象，定性地分析它们的起因和发展过程。介绍我国部分铁路现场轮轨接触表面的疲劳破坏调查情况，给出由非赫兹滚动接触理论分析计算的我国铁路轮轨接触表面作用力分布情况。计算结果表明我国铁路轮轨接触表面疲劳现象如此严重的主要原因之一是轮轨型面不配匹和轨底坡设置不合理。并论述该领域今后的进一步研究方向。     

五足步行机器人步态研究

将五足步行机规则步态分为奇异和非奇异两大类型,对步态各类数、负荷因子取值范围、稳定行走条件以及稳定裕度求算进行了分析,所得结论对于指导五足机的机构和实用步态设计有重要理论意义。     

技术创新的源泉--知识的条件性

人类文明和科技进步源于创新。创新的内涵源于知识的拓新,而知识拓新又源于知识本身的特征──条件性。自觉地还是自发地运用知识的条件性,具有很大的效果差异。自觉地认识知识的条件性并转化为方法,可加快和顺利地开拓创造性思维,把难题化解,并进行物化,以获得新成果。     

圆管凸缘整体成形技术的研究

对圆管凸缘一步及多步整体成形工艺进行了研究,采用有限元数值模拟方法分析了圆管坯料尺寸、摩擦等因素对成形过程中金属流动的影响及缺陷产生的原因。给出了2种内径、3种壁厚情况下,成形凸缘宽度－极限摩擦因数关系曲线,提出了圆管镦锻凸缘成形极限图的概念。并依据数值模拟结果进行了圆管镦锻凸缘一步整体成形试验,试验结果显示所成形的圆管凸缘符合数值模拟预测的结果,说明所提出的成形极限概念对圆管凸缘整体成形技术有指导意义。