采煤机截割部虚拟仿真中的关键技术研究

以某煤机公司的采煤机截割部可靠性研究项目为依托,研究了计算机虚拟仿真中的关键技术,提出了保证仿真精度、提高仿真速度、缩短仿真时间的具体措施,大大提高了Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS四款软件协同仿真的可操作性;发现了该采煤机截割部的薄弱环节,如行星架刚度不足、摇臂壳体出现局部应力集中等;在仿真的基础上对壳体结构进行了改进,得到了优化的采煤机截割部传动机构,保证了截割过程的可靠性,对降低研发成本,节省研制时间,提高产品质量具较强的实用价值。     

月球软着陆飞行动力学和制导控制建模与仿真

着重对月球软着陆制动段、接近段和着陆段的飞行动力学模型进行了研究,同时基于动力学模型对各阶段制导律进行了优化设计.制动段飞行时间和距离较长,拟采用均匀球体模型,该模型也是软着陆全过程下降轨迹分析和动力学仿真的基础;制导律设计中考虑到该段燃料消耗很大,主要以燃料最优为设计指标.接近段距离月面较近,且经姿态调整后接近垂直下降,拟采用平面月球模型;制导律设计采用基于重力转弯技术的最优开关制导律.着陆段几乎垂直下降,动力学模型可在平面月球模型的基础上简化为一维垂直下降模型,制导律设计拟在垂直方向采用简单的程序制导方式.最后,在考虑测量、推力误差以及环境干扰等影响下对着陆精度进行了初步仿真分析,结果表明,给出的软着陆三阶段动力学模型和制导律是可行的.     

掘进机截割头辅助设计软件的研究与开发

针对目前国内掘进机截割头设计大多凭经验进行以及截割负载的非线性、时变性和强耦合等特点,通过对纵轴式掘进机截割头的分析与研究,建立了截割头负载的瞬态动力学模型;基于VC＋＋和MATLAB联合开发了用于掘进机截割头设计和负载计算的计算机辅助设计软件。应用此软件可以获得截割头载荷波动曲线及波动系数、生成截割头瞬时负载的文本及截割头三维参数化实体模型,以评价截割头设计的合理性并进一步指导截割头的优化设计;解决了掘进机截割头设计中盲目缩放几何尺寸及其负载计算因人而异造成设计与计算结果迥异的问题;为新型截割头的研发及对现有机型的改进提供了新的方法和手段。软件界面友好、操作简单、方便实用,使基于科学方法的截割头计算机辅助设计在工程中的应用和推广成为可能。     

硬岩掘进机振动特性研究

基于Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境,建立了掘进机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型。施加外部激励,利用ADAMS／VIBRATION模块对其振动特性开展了研究,确定出回转台在截割硬岩载荷激励作用下的响应,得出对系统整体性能不利的模态振型和频率;并与减速机构转动频率进行比较,为掘进机截割部的振动提供了理论依据,对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。     

高压耦合静电场下导电颗粒和非导电颗粒的动力学研究

采用高压静电学理论和数值分析方法,对电晕极、高压静电极与接地电极耦合产生的电场下导电颗粒和非导电颗粒的动力学行为进行了研究.分析了导电颗粒在电晕极与接地电极之间存在着的摆动现象,并推导出摆动最大振幅公式.发现在高压静电极与接地电极耦合电场中,导电颗粒存在一定的起浮电压.提出了“临界荷电转速”、“非金属颗粒脱辊转速”以及“电压与电极距比”等概念,并建立相应判据.采用计算机模拟出导体颗粒在电晕极、高压静电极与接地电极三者耦合的电场下的运动轨迹,其模拟结果与实验结果相吻合.     

基于LS-DYNA的直齿轮动力学与关键技术研究

本文研究了LS-DYNA有限元分析软件对直齿轮进行动力学接触仿真分析中的关键技术;计算了齿轮副在啮合过程中齿面接触应力、应变的变化及分布情况;找出了齿轮接触最薄弱的部位并提出了修改建议。这对提高轮齿的接触强度和齿轮传递运动的平稳性具有重要意义。     

基于散体动力学理论的掘进机星轮装载机构研究

为了解决掘进机星轮对物料推力过大,物料因惯性而不随轮齿同步运动的问题,运用散体动力学理论分析掘进机装载机构的星轮轮齿推移物料的运动过程.建立力学和数学模型,推导出掘进机星轮机构装载过程中保持物料稳定运行的推力计算公式和轮齿许用加速度范围;并用计算机模拟轮齿推力与轮齿参数的关系,提出了轮齿推移物料的动力学模型和方程,为星轮装载机构的设计和研究提供了参考依据.     

基于ADAMS／VIBRATION的采煤机截割部振动特性研究

建立了采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型;利用ADAMS／VIBRATION模块对其振动特性开展了研究;确定了对系统整体性能不利的模态振型和频率,发现截割部电机对系统振动的影响较大;并找出了截割部高速端惰轮轴处轴承失效的主要原因;为有效地抑制采煤机截割部的振动和对其进行局部结构优化提供了理论依据,对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。     

蛇形移动输送机结构设计与动力学建模

介绍了新型蛇形移动输送机方案设计、结构设计中采用的方法和手段,并且针对结构的特殊性,构建了包括动力系统、张紧系统、机架、转向油缸以及输送机带的纵向动力学耦合模型。     

飞轮储能系统机电耦合非线性动力学分析

对永磁悬浮-机械动压轴承混合支承式飞轮储能系统的机电耦合动力学问题进行了研究. 基于机电分析动力学原理, 给出了系统各部件的动能、势能、电机气隙磁场能和系统的耗散函数, 并由广义Lagrange-Maxwell方程建立了系统的机电耦合动力学微分方程组. 推导出了适用二阶多自由度常微分方程组的四阶隐式Runge-Kutta公式, 并运用Gauss-Newton法求解了机电耦合动力学非线性代数方程组. 完成了储能0.3 kW飞轮系统动力学特性分析, 研究结果表明, 上阻尼系数变化对储能飞轮系统的机电耦合共振频率没有明显的影响, 但是使系统的共振峰幅值大幅降低. 随着下阻尼系数增加, 系统的机电耦合共振频率增大, 同时系统共振峰幅值下降. 随着电机转子稀土永磁体剩余磁感应强度增大, 系统的机电耦合共振频率减小, 同时系统共振峰幅值增大.     

掘进机新型液压油箱的设计与应用

液压油液的温升与污染是制约液压系统可靠性与液压元件寿命的关键。为了减小因油箱的设计缺陷而引起的油液污染速度快,温升高的问题,对EBZ230掘进机泵站闭式油箱进行改进设计。通过样机的应用与实验证明了这种新型的油箱系统能更有效地降低油液的污染速度与等级、更平稳更快速地冷却油液,对提高整机液压系统可靠性与稳定性有非常积极的意义。该油箱结构亦可应用于有着相似要求的液压设备中,具有较高的推广价值。     

镐形截齿截割不同硬质岩石的随机载荷模拟

在假设截齿的截割阻力和牵引阻力服从Gamma分布、侧向力服从正态分布并考虑其相关性的条件下,运用随机过程理论通过MATLAB编程对其进行计算机模拟。结果表明,三向力随谱氏系数_厂呈剧增趋势;牵引阻力是栽荷最大峰值的最大分力。通过模拟,可单独研究某一参数对截齿截割性能的影响,从而部分地替代实验和工程实测,节省大量的实验费用。     

基于AFSA算法的掘进机外喷雾效率最高的参数优化设计

为了提高掘进工作面的降尘效率,通过对喷雾降尘机理的研究,分析了影响降尘效率的因素,建立了纵轴式掘进机外喷雾降尘效率的数学模型.以外喷雾降尘效率最高为优化目标,采用人工鱼群算法(AFSA)对喷雾压力、喷嘴和工作面的距离、喷嘴直径和喷嘴的雾化角进行了优化.优化的结果表明,在保证一定的雾流流量和一定的雾粒存活时间的条件下,喷雾的耗水量减少了3.48％,降尘效率增加了15.33％.该项研究对于合理设计掘进机外喷雾参数,提高喷雾降尘性能,改善掘进工作面环境等具有一定的指导作用和参考价值.     

堆积体地层隧道围岩注浆效果水-力耦合分析

根据饱和非饱和渗流理论,结合公路隧道工程实例,通过渗透力与应力耦合的三维有限元模拟,分析了注浆层厚度、围岩与注浆层渗透系数比对堆积体地层隧道涌水量以及对围岩和支护结构的影响.分析结果表明:①注浆层厚度对涌水量影响较小,注浆层渗透系数对涌水量影响很大,控制注浆层渗透系数在1.0E-9 m/s以下可以有效地满足隧道施工和安全运营的需要;②水-力耦合效应使围岩应力、位移、塑性区范围及支护结构应力增大,注浆对其具有明显的改善作用.     

区域运输走廊与城市群的互动耦合分析

首先将本文研究的区域空间范围界定在"城市群"这个中度空间尺度范围内,定义了运输走廊的含义;采用"廊道效应"分析运输走廊对所在地域的影响作用,包括流通效应和场效应;阐述了区域运输走廊与城市群发展演化阶段的关系,以及与城市群空间结构的关系;指出区域运输走廊的出现是城市群形成的重要标志,网络化空间结构的城市群对应的运输系统是以多条运输走廊为骨架的网状布局;并详细描述了区域运输走廊与城市群互动耦合的运作方式。     

基于Pro／TOOLKIT的截割头截齿及齿座虚拟装配

通过建立单个截齿及齿座的定位模型,应用PROE的二次开发工具包Pro／TOOLKIT、VC＋＋和数据库技术,开发出掘进机截割头截齿及齿座的虚拟装配程序。该程序只需输入所有截齿定位模型的参数数据,即可得到整个截割头截齿与齿座的装配体。由此装配体能确定各个齿座的安装平面。进而得到满足设计要求的截割头头体,实现整个截割头的虚拟装配。为质量高、性能好的掘进机截割头的研发提供了一种高效、快捷的途径。     

重型商用车驾驶室悬置系统参数匹配研究

建立了驾驶室悬置系统的多刚体模型和刚柔耦合模型。通过道路试验得到仿真所需要的激励,并验证了模型的正确性。以垂直方向加权加速度均方根值为评价目标,在频域里运用正交试验技术对悬置系统的刚度阻尼进行了匹配。最后在时域里分析匹配后悬置动扰度的变化,结果表明：匹配方案有效、可行。     

基于H-J-C本构模型的掘进机截齿破岩过程的数值模拟

针对掘进机实际外负载难以获取及其载荷特性难以正确把握的现状,提出了利用接触动力学、岩石力学和有限元法等理论和方法构建在显示动力学分析程序LS-DYNA环境下基于H-J-C本构模型的截齿与岩石的接触动力学模型数值模拟平台;利用该平台对掘进机镐形截齿的横摆破岩过程进行了数值模拟,得到了截齿受到的三向阻力曲线;通过载荷特性分析,验证了所得载荷曲线的准确性,并获得了某工况下截齿载荷的主要频率结构;分析了截齿的碎岩机理,发现岩石的破碎是与截齿直接接触的岩石的拉压应力和其周边的剪切应力集中综合作用的结果.