中国天眼馈源支撑缆索检测机器人设计

中国天眼,即五百米口径球面射电望远镜,简称FAST,是中国的重大科技基础设施。而馈源支撑系统是FAST中对馈源舱进行高精度位姿调节的重要部件。为保障FAST的正常运行,必须定期开展馈源支撑系统的安全检测。为此,需要设计能够自主进行馈源支撑缆索缺陷检测的机器人系统。本文针对机器人在FAST馈源支撑缆索上的工作环境,设计机器人总体方案。根据缆索上障碍多的特点,将检测机器人设计为底部开口、多轮抱索、多节串联形式;根据缆索长、陡的特点,确定两端卷扬机牵引驱动为主、轮驱为辅的驱动形式。依据总体设计方案,分别开展机器人各部分的详细结构设计,保障机器人能够可靠地沿缆索运动与避障;设计主动调整、弹性适应的连接机构实现各节机器人之间连接与相对位置调整。最后,进行机器人整机样机运行实验。实验结果表明,机器人能够稳定地在缆索上运动及避障,验证了所设计的机器人系统沿FAST缆索检测所需的运动能力。     

船用起重机减摇装置液压系统设计与试验研究

船舶起重机在作业时由于受到风、浪、流等额外载荷的影响会使货物产生剧烈摇晃,极大地降低了作业效率,针对该问题设计了一种三绳牵引式起重机减摇装置。文章主要对该起重机减摇装置的液压系统进行设计,建立了起重机模型并进行静力学分析,应用Matlab仿真计算确定牵引索负载的边界条件,并搭建试验台进行了试验研究。试验结果验证了该减摇装置液压系统设计的合理性。     

缆索吊装主索系统的受力分析算法与工作性能

针对已有计算方法的不足,提出了一种大跨度缆索吊装主索系统受力分析的较精确有限元算法。该法应用小应变弹性悬链线单元、CR(随转坐标系)列式法梁单元,考虑主索(即承重索)在索鞍处的切点变化和索鞍的自由转动,用几何非线性有限元方法,得到了跑车及吊重顺桥向移动过程中主索的几何参数、内力及其变化规律,用迭代方法得到缆索吊装主索系统的架设参数。结果表明:①大跨度缆索吊装主索系统最不利工况均发生在跑车及吊重这一移动荷载处于主索跨中70%的跨径的区段内,此时,牵引索和起重索对主索的结构作用很小,可以假设牵引索和起重索对主索的结构作用为0;②主索索鞍转动对主索系统的受力分析结果和架设参数计算结果的影响不可忽略。南宁永和大桥缆索吊装主索系统试吊试验过程分析结果及其与实测数据对比表明,该法具有较高的精度。     

采煤机截割与牵引功率匹配的理论方法

采煤机截割功率与牵引功率的合理匹配,直接影响到采煤机的牵引性能、生产能力和装机功率与生产率的比值。根据采煤机截割和牵引功率与整机参数、煤层条件的关系,导出了截割与牵引功率相关联的数学模型。在已知采煤机截割功率的基础上,给出了牵引功率等参数的计算方法,结合具体采煤机机型进行定量数值模拟,获得了截割与牵引功率的比值随不同工作参数变化的曲线。数值模拟反映了牵引速度随煤层倾角的变化规律和牵引速度的有效工作区域。这一方法对采煤机的选型、合理使用、功率等参数的设计有着理论和应用意义。     

全方位深松部件牵引阻力的分析

本文通过分析全方位深松部件松土机理以及试验测定,提出了全方位深松部件牵引阻力的表达式．该表达式由四个分项组成．经过演算结果表明,该牵引阻力表达式总体上反映了全方位深松部件工作时的牵引阻力．其中,形成鼠道的牵引阻力约占总牵引阻力的4.2％．     

南宁大桥地锚内力性状分析

以南宁大桥的扣索地锚和缆索地锚为对象,研究扣索地锚和缆索地锚的内力性状.采用有限元计算软件ANSYS中的solid45和beam44对南宁大桥扣索地锚和缆索地锚的实际情况进行建模,分析和比较在不同工况条件下扣索地锚和缆索地锚的受力状况.结果表明:地锚分别采用实体单元与梁单元模型,其计算结果基本相同;承台顶部的配重对结构桩体的轴向力影响相对较大达到17%,但对弯矩的影响都很小,效应都小于1%;结构自身具有较好的抗拔性能.大桥吊装的顺利实施证明:采用合理的地锚结构比对结构施加配重更为经济合理.     

大倾角特厚煤层综放液压支架工作阻力确定

为提高大倾角特厚煤层综放开采"R-S-F"系统稳定,采用相似材料模拟实验,对长山子煤矿大倾角特厚煤层综放开采液压支架工作阻力进行研究.结果表明:沿工作面倾向,中部区域支架载荷最大,最大平均载荷为5 540 kN,上部区域支架载荷次之,最大平均载荷为5 340 kN,下部区域支架载荷最小,最大平均载荷为4 966kN,且工作面中上部区域支架易发生逆向侧翻失稳,工作面下部区域易发生错动性滑落失稳.并将测得的支架工作阻力与采用载荷估算和R-S-F动力控制理论计算等方法计算的结果进行对比研究,结果显示支架工作阻力在合理范围内,并确定长山子煤矿大倾角特厚煤层综放液压支架工作阻力5 000 kN.     

斜拉桥静力非线性分析及其索力调整

编制了适合斜拉桥计算的平面杆系线性与非线性分析的程序，探讨了单塔密索斜拉桥缆索的非线性与大位移（小应变）几何非线性，并应用稳定张拉力法与加一对力法研究了斜拉桥恒载索力调整以及索施工阶段张拉力的计算．同时对上述各项均作了线性与非线性分析的比较，从中得出有价值的结论．     

Matlab在无支架缆索吊装索力计算中的应用

利用Matlab的科学计算功能,探讨了Matlab软件在无支架缆索吊装索力计算中的应用．根据索的变形协调方程,利用Matlab语言编制了有关计算机程序．且以湘西自治州保靖县酉水二桥为工程实例进行分析,并与其它计算结果进行了比较,同时还利用该软件对缆索吊装系统进行了优化分析．结果表明,利用Matlab的矩阵计算功能编制缆索吊装系统的受力分析软件,具有结果可靠、编程简单的优点,值得推广应用．     

两自由度绳牵引并联机构

对两自由度绳牵引并联机构作系统研究，进行运动学、静力学和动力学的分析．设计出控制系统，并在Simulink下完成系统仿真．提出求运动学正解的新算法，可以显著减小系统误差；抽出新的拉力分布方法并利用绳牵引并联机构的拉力应满足的条件。建立一个线性规划的标准模型．用单纯形法可以方便地求出绳的拉力．并确保满足绳拉力大于零的条件，且拉力的分布更加合理．仿真结果验证以上算法的正确性．     

起重机物料搬运过程的可视化仿真研究

起重机是一种典型的物料搬运设备，利用虚拟现实技术和仿真技术实现起重机物料搬运过程，对物流系统的规划、管理与控制具有积极的意义。以桥式起重机为研究对象，构造详细的起重小车三维模型以及主梁、端梁等结构件三维模型，并将它们装配成一个整体，在虚拟环境中赋予其运行、起升、吊运碰撞等行为属性，实现了基本的搬运动作。     

遍历二叉树时工作栈变化情况的研究

二叉树是一种常用的数据结构，对二叉树的遍历通常采用递归调用的算法，但对调用过程中语句调用的顺序和参数传递情况的理解容易被忽略。文中通过举例详细分析工作栈的变化情况，来诠释二叉树遍历时运行全过程。     

旋翼导纱机构的设计原理

本文讨论了旋翼导纱机构两旋翼协调而连续工作问题,揭示出各主要结构参数间的内在联系,提出了确定旋翼最大工作半径的计算式。通过对旋翼导纱机构导纱运动的分析,提出了导纱板工作曲线形状的设计原理。     

吊头激励下的柔索摆系统建模与仿真

根据起重船柔索摆系统的运动特性,将其运动分解成相互独立的吊物摆动分量和吊索波动分量;采用弦振动理论构建了混合初始边界条件下确保存在唯一性的吊索波动数学模型,并利用无条件稳定的隐式差分法解决了其数值解的稳定性问题;采用以球坐标为摆动角的吊物摆动数学模型和叠加原理得到了逼真的柔索摆运动形态.仿真结果表明,所提出的数学模型和算法能够求解出逼真的柔索摆实时运动形态.     

Parametric Study on Cable-Stayed and Knee-Braced Steel Portal Frames

To improve wind resistance capacity of cable-braced steel portal frames,a double-braced portal frame was proposed by adding two pre-stressed knee braces to a cable-braced portal frame. To study the reasonable range of application and method of cable parameter determination for this novel structure,the influences of load condition, span, base constraint, and cable parameters on structural performance were investigated by using the finite element code SAP2000. The results show that pre-stressed knee braces can effectively resist both uplifted and lateral wind loads,so this cablestayed and knee-braced steel portal frame is suitable for large wind.When the vertical load is comparable with the wind load,this novel type of portal frames is suitable for a medium span( 21-48 m). The cables in the cable brace can be determined by structural vertical stiffness,and the cables in the knee brace can be designed as the same as those in the cable-stayed part for the reason that their cross sectional area has only a weak effect on the structure. If no cable fails,the pretension variation of the cable does not affect the stiffness of the portal frame. The cable in the cable brace,working together with the cables in the knee braces,can ease uneven distribution of internal force,and their pretensions can be determined according to actual engineering projects.     

嵌入式系统在起重机吊具防摇控制中的应用

针对起重机吊具防摇系统中PLC实现模糊PID控制算法的迟滞性及编程工作量大等问题,提出将嵌入式系统运用到其防摇控制中.系统采用主从控制方式,将嵌入式处理器设定为从机工作模式,PLC设定为主机工作模式.从机负责起重机吊具参数的采样和模糊PID控制算法的运算,主机根据从机运算结果负责控制起重机小车电机的转速和方向,通过主从机协同控制达到起重机吊具防摇的目的.串行通讯接口RS485保证主从机数据的可靠通信.系统借助嵌入式处理器运算平台,通过运用C语言编程,实现模糊PID防摇控制算法,程序简洁,处理器读写指令周期短,提高了系统的数据处理能力和控制效率,嵌入式处理器与PLC主从控制方式增加了系统结构的灵活性.同时,结合模糊PID算法的自适应特性,使系统具有较强的鲁棒性.     

拉力型锚索在黄土层中的荷载传递机理

在前人研究成果与合理的假设的基础上,分析拉力型锚索在黄土地区的荷载传递机理,得到黄土地层中拉力型锚索的临界锚固段长度理论计算公式,并分析各参数变化对临界锚固段长度的影响规律.依据现行规范要求,试验验证黄土地区深基坑桩锚支护体系临界锚固段长度理论公式的合理性.实测数据分析表明,在黄土地层条件下,通过锚索锚固段的合理设置,其锚固段极限黏结强度取值可高于现行规范推荐值.试验锚索的荷载位移曲线验证了黄土地层中拉力型锚索的不同受荷服役工况和荷载传递变化情况,反映了各级张拉荷载下锚索的工作状态.研究成果可为黄土地区拉力型锚索的设计及现场试验提供指导.     

基于自抗扰理论的桅杆式起重机定位与消摆控制

桅杆式起重机在吊运的过程中负载产生的摆动问题会影响工作效率,严重时会造成一定的安全事故。为此,设计一种自抗扰控制器在保证负载快速精准定位的前提下,抑制负载摆角。首先,对桅杆式起重机进行动力学分析,建立系统的空间三维动力学方程;然后,针对桅杆式起重机的非线性和欠驱动特性设计自抗扰消摆控制器,实现旋转和俯仰运动机构的精准定位和有效消摆,从而为实际应用吊运过程中节省了大量的时间。最后,通过分别设置不同的绳长值以及与其它控制方法仿真结果对比分析可知,该控制器对桅杆式起重机负载的摆角值有着很好的抑制效果,并具有较强的鲁棒性。     

大型火力发电厂发电机定子吊装方法研究

利用卷扬机、滑轮组、提升承重架和行车将发电机定子吊装就位是既经济合理，又方便的吊装方法，其关键是保证吊装装置安全可靠。本文以某电厂发电机定子吊装为例，阐述这一方法。     

船舶起重机的机电液一体化联合仿真

为了研究船舶起重机的消摆操纵控制策略,需建立起重机的虚拟样机.采用Pro/E三维设计软件建立起重机的几何模型,将其导入ADAMS软件中,定义构件的材料及相对运动关系,并采用由轴套力连接小圆柱体的方法,建立钢丝绳模型;在AMESim软件平台上建立起重机回转、起升和变幅操纵机构的液压系统模型;最后在AMESim Advanced高级建模与仿真平台上建立集机械、液压与控制系统的一体化仿真模型.利用静态理论计算对所建模型进行验证,结果表明:所建模型的静态和动态仿真结果能准确代表实际起重机结构和操纵系统,该模型可以用来开展下一步的消摆控制研究.