2025年 08期
旋喷泵用电动机起动时间研究及应用
李双双;尹晓;陈军;冯川;殷国富;电动机作为旋喷泵拖动系统的关键设备，其起动时间直接关系到设备的运行安全与寿命。针对旋喷泵因转动惯量增加而导致电动机面临起动时间过长、起动困难以及温升超限风险等问题，为提升电动机的起动可靠性，结合旋喷泵单轴电机拖动系统结构模型、电动机机械特性与泵类负载特性，建立电动机起动时间与负载转动惯量的微分方程，采用离散分段迭代方法求解起动时间。结果表明，转动惯量与起动时间呈线性正比关系。以RP5010S型旋喷泵(转动惯量为3.942 kg·m2)配套的YBX4-200L1-2WF2/30kW电动机为例，通过图解法分析闭阀工况下电动机直接起动的转速-时间关系，得出起动时间为7.81 s，满足工程设计要求。该研究结果可为大转动惯量高扬程旋喷泵的电动机选型与起动性能校核提供理论依据。
基于李雅普诺夫指数的直齿轮非线性特性研究
文学;刘粤洺;朱梅玉;邓超峰;为探究非线性因素对单级齿轮传动系统的运动影响，综合考虑齿侧间隙、激励频率等非线性因素对系统的震动影响，考虑齿轮系统的纵向振动位移，采用集中质量法建立纵向位移和扭转位移耦合的非线性动力学模型，并建立相关动力学方程。运用ode45函数对齿轮系统状态方程进行数值求解，结合系统的最大李雅普诺夫指数图分析随激励频率和齿侧间隙变化的分岔和混沌特性，得到以下结论：激励频率在[2.2, 3.1]区间变化时，随着激励频率的增加，系统由单周期运动激变为混沌运动，最后又经逆倍化分岔回到单周期运动，对应的李雅普诺夫指数呈现负-正-负的变化；齿侧间隙在[0.06, 0.075]区间变化时，随着齿侧间隙的增加，系统由单周期运动激变为混沌运动，经倍化分岔进入4周期运动，最后变为带有短暂周期窗口的不稳定混沌运动，对应的李雅普诺夫指数出现正负交替，在不稳定的混沌区域更是出现频繁正负交替的现象。以上分析结果可为齿轮激励频率的选取、齿侧间隙的设计提供理论依据。
基于DQN和DDPG算法的多智能体泵系统节能控制优化研究
钟林涛;宋冬梅;张衡镜;钱宇聪;闵自强;为解决泵系统节能控制优化过程中多设备协同控制的问题，提出一种基于深度Q网络（Deep Q-Network,DQN）和深度确定性策略梯度（Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG）算法的多智能体强化学习泵系统节能控制优化策略。将泵送系统构建为马尔可夫决策过程，采用DQN算法构建泵启停离散动作空间，DDPG算法构建电机转速连续动作空间，并在DQN和DDPG算法中嵌入长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）用于增强记忆历史运行数据能力，提高智能体训练和控制性能。实验结果表明，基于多智能体强化学习控制的泵系统较人工调控节能15.81%，具有较好的节能控制效果。
温度对45钢材料性能影响的试验研究
彭照波;孔金星;刘思来;贾琦;温度是影响45钢材料力学和热学性能的重要因素。因此，通过开展不同温度下的准静态拉伸等一系列材料力学及热学性能测试试验，研究了温度对45钢材料性能的影响规律。力学性能试验结果表明，在20～900℃内，随着温度的升高，拉伸应力-应变曲线的屈服平台和硬化段逐渐消失，曲线趋于平缓，抗拉强度在900℃时降低90%，且断后伸长率与断面收缩率显著提升，表明温度升高促进了45钢材料的塑性变形；45钢材料杨氏模量和泊松比在700℃时分别降低至常温的60%与28%，刚度明显降低。热学性能试验表明，在20～800℃内，热导率在20～300℃范围内基本保持在常温水平，而后随温度升高有所降低；比热容随温度的升高逐渐增大，在700℃时超过常温时的两倍；线膨胀系数整体波动较小，在700℃时最高。
基于对称齿轮六杆顶升机构的挂载车设计
梁涛;顶升机构是挂载车实现负载多自由度调整功能的重要组成部分。基于已知的对称齿轮五杆机构原理及运动特性，在其机构顶部增加与机架平行的第六杆件和一对齿轮副，形成一种稳定单一驱动输入的六杆顶升机构，并为负载垂直顶升提供承载基础。采用几何分析法对六杆机构可工作范围内典型运动形态进行列举和筛选，将规定低点及高点作为输入，收敛出机构杆件参数的求解函数，并绘制出值域范围。在此基础上，采用Cero软件对两种位置的驱动输入模式进行动力学仿真。根据动力学特性对比分析，选择中部水平驱动作为手动驱动的输入方式。仿真分析及样机试验结果表明，基于齿轮对称六杆顶升机构的挂载车可以实现极低点位置负载的多自由度调整，且具有升降范围大、顶升载荷大的特点。
基于视觉和力觉反馈的叶片自适应定位修复技术研究
陈晟;蔡国双;庄斌;江兰馨;马赵丹丹;李青宇;齐欢;在高温高压环境下运行的燃气轮机叶片容易发生损伤，进而导致性能下降。激光熔覆作为一种有效的修复手段，其修复效果高度依赖于叶片的精确定位。为此，提出一种基于融合视觉和力觉反馈的叶片自适应定位修复方法。利用模板匹配方法实现对工件在二维水平面的非接触式定位，并设计力觉定位系统，通过恒力推压的方式完成竖直方向的接触式定位。引入基于图像投影的模型位置配准方法，并结合轮廓自适应路径填充策略，实现在欠定位条件下叶片的自适应定位修复。试验结果表明，此方法定位误差小于0.04 mm，修复精度小于0.23 mm，能有效恢复叶片尺寸。此方法能够简化工件定位步骤，提高修复精度和效率，为曲面零件的激光熔覆修复提供了一种切实可行的解决方案。
基于预紧力-扭矩修正公式的螺栓装配方法与连接均一性研究
李旭健;李和昌;周玉宝;胡云鹏;王赫;鉴于螺栓预紧力控制的复杂性和重要性，本研究致力于优化扭矩-预紧力公式，以提升螺栓预紧中扭矩控制的精度和稳定性。通过系统研究螺纹几何参数、摩擦系数、螺栓加工质量等因素对扭矩-预紧力关系的影响，为公式修正奠定理论基础。在此基础上，引入考虑个体差异的修正系数x，建立适用于不同螺栓和螺母的预紧力-扭矩修正公式。通过实际拧紧试验验证，该修正公式展现出高度的准确性和稳定性。基于预紧力-扭矩修正公式，提出一种间接式预紧力控制方法，该方法显著提升了装配质量的均一性，提升幅度超过50%，最高近80%，对不锈钢螺栓的拧紧质量改善尤其显著。此外，研究发现仅对螺纹接触面进行MoS2润滑也可在一定程度上提高装配质量的均一性。
基于EDEM的核燃料微球自动化装填方法研究
曲王沁沁;王杰;王怡唯;针对核燃料微球传统人工装填效率低下的问题，提出一种基于微球倾倒原理的自动化装填方法，系统探究微球装载板孔深参数对燃料固定效果的影响规律。通过建立核燃料微球与盲孔装载板的三维力学模型，构建微球受力平衡方程，推导出临界脱落条件与孔深的理论关系。采用离散元EDEM仿真技术对0.20 mm、0.30 mm、0.4 mm三种典型孔深参数进行微球堆积行为模拟，结合力学分析确定孔深参数优选范围。基于仿真结果搭建自动化装填试验平台，设计多孔位同步装填机构实现微球均匀分布，开发视觉检测系统实时监控装填质量。实验结果表明：当装载板孔深为0.30 mm时，在保证微球外露体积的同时，可以满足装填率超过95%的设计要求。研究证实基于力学建模与EDEM离散元仿真的参数优化方法可有效指导核燃料装载板设计，提出的自动化装填方案为核电站燃料组件制备提供了新的技术途径。
基于多质点模型的列车制动距离计算方法研究
刁顺;倪文波;王雪梅;肖康平;列车制动距离计算主要采用单质点计算方法，即将整列列车简化为一个具有总质量、速度和受力特性相结合的质点，进行整体运动规律的计算分析，与列车实际运行工况存在较大差别。对此，提出基于多质点模型的列车制动距离计算方法，借助列车纵向动力学分析思路，建立列车制动系统仿真模型，将各车辆制动力分别作用于对应车辆上，利用联合仿真方法计算列车制动距离。首先通过AMEsim软件对机车空气制动系统和货车空气制动系统建模，并进一步搭建出列车制动系统模型，接着使用Simulink软件建立列车多质点纵向动力学程序，采用AMEsim和Simulink联合仿真进行列车制动距离计算。使用该方法对两种常见制动工况进行了制动距离计算，并将紧急制动计算结果与线路试验结果进行对比。结果表明，基于制动系统建模的多质点模型计算结果与实际结果较为贴近。
轮轨高频振动对轴箱螺栓疲劳寿命的影响研究
张丰英;建立某高速列车-轨道系统的轮轨耦合有限元模型、精细化轴箱螺栓模型和螺栓疲劳寿命分析模型，研究轮轨高频振动对轴箱盖螺栓疲劳寿命的影响。基于实测的高速列车轴箱垂向振动加速度数据，分析轮轨耦合振动对轴箱振动加速度的影响，计算螺栓在实测轴箱垂向振动加速度下的动力响应，确定轮轨高频振动对轴箱螺栓疲劳损伤的影响。研究结果表明，实测轴箱垂向振动加速度在600 Hz处的显著峰值与轮轨耦合共振有关；轴箱振动越剧烈，螺栓应力响应振幅也越大；螺栓在500 Hz以上频率段的总损伤占11～985 Hz频率范围内总损伤的90%。因此，轮轨高频振动对轴箱螺栓的疲劳损伤影响显著，应严格控制轮轨短波长不平顺，避免高频轮轨振动引起的轴箱螺栓损伤。