小波包分析方法具有良好的局部分析能力,能对信号的时域与频域进行分析。以导管架平台室内模型为研究对象,建立其有限元模型。利用小波包分析方法,对有限元模型无损伤与有损伤数据进行分析,对比室内模型无损伤与有损伤实验数据分析结果,验证了小波包分析方法的适用性。建立有限元模型不同损伤工况,对各工况的振动响应信号进行分析,结果表明,小波包分析方法能很好地识别不同损伤工况,为工程实际应用提供了理论依据。

由于中小型履带起重施工场地大多未经专门的强夯处理,作业时不同地基接触刚度的非线性变化对起重机作业安全有重要影响。根据不同地基接触特性,应用基于虚拟样机技术的动力学方法对履带起重机不同地基接触状态下响应进行分析。建立地基-履带起重机动力学模型,通过5种工况下动力学响应分析,获得不同接触状态下地基对履带板的作用力及挠度的变化情况;基于双参数地基模型计算获得不同接触状态下履带板变化挠度情况,对模型进行验证。实例分析结果表明基于不同地基接触状态履带起重机动力学分析,可获得在行走、变幅及回转作业时履带与地基非线性接触时力学响应和变形情况,为履带起重机下车结构设计、地基施工及作业安全评估等提供技术支持,有效降低设计成本和作业风险,具有较好的工程应用价值。

为实现在作业过程中的钻臂自动定位,对智能锚注一体台车钻臂运动学进行研究。以钻臂机械结构为依据,运用D-H方法建立了8自由度钻臂的运动学方程。基于蒙特卡洛法分析钻臂的可达工作空间,在MATLAB中仿真出钻臂的工作空间云图和投影图。根据钻臂的结构特点和关节运动范围提出了一种钻臂运动学逆解算法。针对大断面隧道锚杆作业过程,在台车理想状态和倾斜状态下对钻臂运动学逆解算法进行验证。结果表明(1)智能锚注一体台车钻臂可达工作空间可以满足大部分隧道施工使用需求;(2)钻臂逆运动学算法计算效率高,在台车理想状态和倾斜状态下均表现良好。

随着带式输送机向长距离、高速度等方向发展,对其动态特性的研究极其重要。在输送机复杂驱动特性的研究领域中,将负载转矩理想地简化为恒定值,却忽略了电机转速和转矩是随负载力矩的改变而实时变化。针对此问题,首先在RecurDyn中基于Voigt输送带模型建立重锤式带式输送机动力学模型;然后利用Simulink搭建异步电机矢量控制模型;最后利用多领域协同仿真思想,用电机驱动带式输送机,将输送机的负载转矩反馈给电机形成闭环控制使其启动至稳定运行,对其电流与动态特性进行分析。研究结果表明该模型输出的电机磁链和转速达到设定的期望值,相对误差分别为0.01%和1.29%,从而精准地控制带式输送机的启动,证明其运行规律符合实际运行工况,为带式输送机的机电一体化系统设计提供一种行之有效的研究方法与依据。

以13Cr材质为例,研究了可以替代接箍镀铜的一种涂层技术。针对耐蚀合金接箍的工况特点,提出了对于涂层需要满足的技术要求,并对接箍涂层的实现方法进行了介绍,并研究了其实现方法。最后对涂层的抗腐蚀、抗黏扣及接头的密封性能进行了实物试验,验证了涂层技术替代耐蚀合金接箍镀铜的可行性,以涂层技术处理的耐蚀合金接箍的性能满足使用要求。

针对自动模式下凿岩台车大臂摆动和俯仰因耦合运动难以控制的问题,提出一种大臂耦合运动串级PID复合控制算法。根据大臂机械结构简图分析大臂俯仰和摆动两关节产生耦合运动的原因;分析位置式PID、增量式PID分别适用于串级PID的位置环和速度环,设计出耦合运动串级PID复合控制算法,并解释具体推算过程;通过在样机试验平台上进行搭载测试,验证了该控制算法的有效性和控制系统的稳定性。研究结果表明:该控制算法能有效解决大臂耦合运动问题,串级PID内、外环配合使控制系统稳定性好;在阶跃信号下目标角度的超调量小(0.5%),在斜坡信号下油缸运动速度动态跟随效果好,其角度误差波动率最大为15.87%。

噪声是溢流阀常见故障,在纯水液压系统中更为突出,严重影响到液压系统的稳定性、精确度、安全可靠性及寿命。系统分析纯水液压溢流阀噪声产生的原因,表明纯水液压溢流阀噪声主要是由气蚀、压力波动、卸荷冲击和机械摩擦等引起的,并针对这些原因提出了相应的解决措施。

柱塞副是斜盘式轴向柱塞泵最重要的摩擦副之一,对柱塞泵的机械效率、温升、容积效率、工作寿命和工作可靠性有着重要的影响。以斜盘式轴向柱塞泵为研究对象,通过对柱塞副进行运动学分析,建立柱塞副的三维几何模型,对三维模型施加运动和力学关系约束,建立ADAMS虚拟样机的物理模型,获得了柱塞的位移、速度和加速度曲线。通过AMESim建立柱塞副液压模型,对柱塞泵的动力学模型和液压模型进行联合仿真,得到了液压模型计算的柱塞腔内压力分布,为柱塞腔设计及油膜特性研究奠定了基础。

针对阀控电液位置伺服系统的非匹配干扰抑制问题,将滑模控制理论与反步递推控制器设计方法相结合,提出一种滑模反步递推控制方法;在滑模反步递推控制算法设计过程中,提出一种新的光滑连续的滑模控制律;对所提控制算法的稳定性及跟踪误差的收敛性进行理论及定量分析,并对该控制方法的可行性及有效性进行联合仿真验证。研究结果表明:该算法能够有效抑制未知非匹配干扰与输出抖动,其跟踪效果明显优于反步控制器以及PID控制器的跟踪效果。

分析了一种纯水液压锥阀的设计特点及其优势，根据质量和动量方程建立了数学模型，针对阀VI附近压力、速度变化大的特点，对该区的流型及压力分布情况进行分析，最后通过商业化CFD软件Fluent对其内部流场进行仿真和可视化分析。图形及数值分析结果表明，改变阀芯及阀座结构可以明显减小能量降和气穴的发生，对速度及压力梯度也有较好的改善。