金鑫
- 作品数：12 被引量：99H指数：6
- 供职机构：辽宁工程技术大学机械工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省教育厅资助项目辽宁省教育厅高等学校科学研究项目更多>>
- 相关领域：矿业工程自动化与计算机技术机械工程环境科学与工程更多>>
- 夹矸煤层条件下螺旋叶片磨损失效数值模拟研究被引量：7
- 2019年
- 以MG400/951-WD新型采煤机螺旋滚筒为工程对象,利用Pro/Engineer分别建立螺旋滚筒与含夹矸煤岩的三维实体模型,并将耦合模型导入到ANSYS软件中进行相关的前处理设置。分别设置齿尖合金头、齿体、筒毂和螺旋叶片的密度、弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度等材料属性;以杨村煤矿含夹矸煤层为取样对象,通过试验分别测得了煤和夹矸的密度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、抗拉强度和坚固性系数等物理、力学性质,完成对耦合模型材料属性的设置。分别定义含夹矸煤岩和螺旋叶片的本构模型为096_BRITTLE_DAMAGE和003_PLASTIC_KINEMATIC,通过关键字ADD_EROSION分别对含夹矸煤岩与螺旋叶片定义失效,用以表征煤颗粒被截落与螺旋叶片的磨损;基于实际工况,定义采煤机牵引速度为8 m/min,螺旋滚筒转速为60 r/min的初始运动状态,通过关键字DATABASE_RCFORC设置求解结果的输出,将最终的K文件导入LS-DYNA/SOLVER求解器进行求解。通过显示动力学仿真求解得到了螺旋叶片的磨损域、应力云图、工作载荷谱及总磨损体积等,结果表明:螺旋叶片的磨损主要集中在叶片的尾端及外缘部分,且叶片尾端磨损最为严重,这与实际工况下叶片的磨损情况相一致。这主要是由于堆积于叶片尾端的煤堆在被叶片推挤时,会产生较大的摩擦力,磨屑脱落产生犁沟状磨损带;同时螺旋滚筒截割过程中产生的非线性冲击载荷会使其产生较大的振动,导致齿座下端的叶片外缘部分与含夹矸煤岩发生接触,造成部分附加磨损。提取不同时刻螺旋叶片的磨损体积并利用Matlab软件拟合得到了螺旋叶片磨损体积的变化趋势,发现螺旋叶片的磨损量随工作时间逐渐增大,但磨损速率随工作时间逐渐减小,这主要是磨损表面微观轮廓不断变化引起的,与不同时刻磨损域的扩展情况相一致。利用Matlab软件对螺旋叶
- 赵丽娟赵宇迪金鑫王岩
- 关键词：磨损LS-DYNA数值模拟
- 多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究被引量：1
- 2019年
- 为研究多轴车辆轮边和传动桥的工作特性和可靠性,模拟四轴车辆的实际工况,基于二次调节技术试制轮桥模拟加载试验台。针对轮桥试验台驱动转速和输出转矩存在的耦合干扰问题,建立系统传递函数并求解出传递函数之间的对角矩阵,利用对角矩阵对系统进行解耦控制,通过轮桥模拟加载试验台进行耦合干扰实验及解耦控制实验。研究结果表明:通过对角矩阵对试验台进行解耦控制,能有效解决驱动转速和输出转矩之间的耦合干扰问题,本实验中驱动转速误差减小78%,二次输出转矩误差减小67%,轮边输出转矩误差减小29%,解耦后提高了试验台可控性,可使试验台满足车辆轮桥的动态模拟加载实验的需求,研究结果可为此类轮桥试验台的设计及模拟加载实验提供一定的实验基础。
- 王慧赵国超金鑫
- 关键词：多轴车辆试验台解耦控制模拟加载
- 含夹矸煤层滚筒磨损特性离散元模拟试验分析被引量：16
- 2020年
- 复杂煤层赋存条件下工作的采煤机,其螺旋滚筒所受载荷具有非线性、时变性、冲击性和强耦合性,磨损问题不可避免,且严重影响其工作性能和生产效率。基于虚拟样机技术,采用离散元数值模拟方法研究含夹矸煤层条件下螺旋滚筒的磨损特性,以提高其截割性能、延长其使用寿命。以煤岩截割机理和离散元素法为基础,分析了滚筒与煤岩体间相互作用关系及滚筒磨损模型;以MG2×55/250-BWD型采煤机螺旋滚筒为工程对象,采用Hertz-Mindlin with bonding黏结模型为颗粒间接触模型、Hertz-Mindlin with Archard Wear模型为煤岩体与滚筒间接触模型,利用Proe/E与EDEM建立滚筒截割含夹矸煤层耦合模型;采用正交试验法,分析采煤机牵引速度、滚筒转速、螺旋升角和煤岩抗压强度对滚筒磨损问题的影响趋势,经过多元回归分析得到截齿、叶片磨损深度的评价模型;基于实际工况,综合考虑采煤机截割比能耗、载荷波动系数和生产率,构造多目标优化函数,利用MATLAB求解得到滚筒最优工作参数。基于EDEM离散元仿真分析结果,发现滚筒组件存在不同程度磨损,其中截齿齿尖局部接触区域磨损最为严重,叶片主要磨损区域为尾片齿座根部位置附近。煤岩抗压强度、采煤机牵引速度增加,截齿、叶片磨损加剧;滚筒转速增加,截齿磨损深度减小,叶片磨损深度先增加后减小;螺旋升角增加,截齿磨损深度先增加后减小,叶片磨损深度逐渐减小;其中,煤岩抗压强度是造成截齿、叶片磨损的主要因素。当截割煤岩抗压强度为30 MPa的煤层时,采煤机牵引速度为5.66 m/min、滚筒转速为80.40 r/min、螺旋升角为11.35°时,滚筒性能达到最优,此时采煤机截割比能耗为0.7132 kW·h/m^3、载荷波动系数为0.0819、截齿、叶片和端盘的磨损深度分别为1.595μm,1.0617 nm和0.907 nm,生产率为315.4655 t/h。离散元仿真结果中滚筒磨损部位分布
- 赵丽娟金鑫赵宇迪王斌
- 关键词：螺旋滚筒磨损正交试验
- 采煤机调高过程的轨迹跟踪模糊PID控制被引量：17
- 2018年
- 针对采煤机调高过程在负载扰动时控制效果差、跟踪性能低等问题,提出基于单变量边缘分布算法(UMDA)的参数自整定模糊PID控制模型,将滚筒截割煤岩时的负载特性作为扰动因子,整合到调高机构阀控非对称缸数学模型中,利用连杆机构三角形原理对调高机构进行运动学解析及滚筒动态轨迹修正,建立调高机构参数自整定模糊PID控制模型,模拟不同牵引速度和不同煤岩截割阻抗情况,对采煤机调高过程进行联合仿真,通过两种不同输入信号进行对比验证。结果表明,利用UMDA优化的模糊PID对调高过程进行控制,轨迹跟踪性能优越,误差较低,控制效果受牵引速度和截割阻抗变化的影响较小,控制品质更接近理想情况。
- 王慧赵国超宋宇宁金鑫
- 关键词：采煤机调高模糊PID
- 煤矿救援机器人可折展水弹轮式结构分析与优化被引量：5
- 2021年
- 设计了一种适用于煤矿井下救援机器人的水弹轮式结构,以提高救援机器人在复杂条件下的工作可靠性和非结构化环境下的适应性。提出以平行四边形为基本单元的水弹轮式结构径向运动学建模方法,研究不同基本单元水弹轮式结构的承载特性。基于连续介质损伤力学理论对轴向压缩载荷下平行四边形水弹轮式结构的疲劳寿命进行预测,以折展比为约束条件,以极限承载力、疲劳寿命作为评价函数对关键设计参数进行多目标优化。研究结果表明,在质量相同情况下平行四边形水弹轮式结构具有较好的极限承载力,优化后平行四边形水弹轮折展比、极限承载力、裂纹萌生疲劳寿命分别提高15.8%、40.7%、55.4%,水弹轮式结构的工作可靠性得到提高,实际疲劳寿命破坏区域与理论计算结果一致,试验结果验证了分析过程的准确性和优化方法的有效性。
- 尚祖恩赵丽娟刘雄豪金鑫
- 关键词：煤矿救援机器人折纸运动学分析多目标优化
- 基于信息物理融合系统的采煤机煤岩识别系统建模与仿真被引量：2
- 2022年
- 为解决煤矿综采工作面采煤机煤岩界面智能识别的问题,提出了一种基于信息物理融合系统(Cyber Physical Systems,CPS)的采煤机煤岩识别系统结构。并针对该系统进行了混合系统仿真设计,构建了基于Ptolemy II的无线传感网系统模型,完成了无线传感器节点的设计与建模。并对系统进行整体仿真,从物理样机系统中提取实验数据,基于小波包特征提取及PSO-BP神经网络算法构建了信息处理系统模型,通过Ptolemy II与Matlab联合仿真,验证了基于CPS的煤岩识别系统的可靠性。仿真结果表明:系统联合仿真的平均误差值比单一方法仿真得到的结果偏大,最大误差为0.027924,误差仍在许可范围内。通过混合系统仿真得到的结果更加真实反映了采煤机煤岩识别过程,预测精度较高,研究为CPS混合系统建模与仿真提供一定贡献。
- 赵丽娟司欢欢施磊金鑫张美晨
- 关键词：系统仿真CPS采煤机
- 小样本事件下液压支架可靠性评估被引量：7
- 2016年
- 为了保障综合机械化采煤工作面安全生产,需对液压支架可靠性进行评估和预测,基于煤机行业可靠性工程起步较晚,前期大量的无故障工作时间数据记录不全等现状,提出在定时截尾试验获得的失效数据为小样本的情况下,采用BP神经网络模型对失效样本及其经验可靠度进行学习、仿真来扩大样本容量,并根据机械产品可靠性一般服从威布尔分布的特点,提出使用扩容样本对威布尔分布参数进行估计的方法。研究结果表明:两参数威布尔分布适用于描述液压支架可靠性,根据其可靠度函数和失效率函数可以获得任意时刻液压支架的可靠度和失效率;样本数据较小时,使用BP神经网络进行样本容量扩充可以获得较高精度的估计参数。
- 丁飞金鑫王春华王谦
- 关键词：液压支架BP神经网络定时截尾试验
- 基于分段融合的压阻式传感器温度补偿方法被引量：4
- 2018年
- 针对硅压阻式压力传感器在工程应用中受环境温度和压力的影响产生漂移,影响测量精度等问题。提出一种基于粒子群优化RBF神经网络与最小二乘法融合的温度补偿模型。使用粒子群算法对常规RBF神经网络的权值和阙值进行优化,提高神经网络的泛化性能和训练效率,增强传感器非线性段温度补偿的效果;使用最小二乘法对线性段进行温度补偿,提高整体模型的补偿效率。以飞思卡尔24 PC型压力传感器进行补偿实验,结果表明:对比优化前的神经网络和最小二乘方法,利用本文方法进行温度补偿,耗时短,总体误差低于其他两种方法。传感器在整个温度区间和压力测试点下的输出基本不受影响,补偿效果明显,数据精度符合课题实验的要求。
- 王慧赵国超金鑫宋宇宁
- 关键词：粒子群算法RBF神经网络传感器温度补偿
- 复杂煤层条件下采煤机自适应截割控制策略被引量：27
- 2022年
- 采煤机是综采工作面的核心装备,复杂煤层条件下,其工况恶劣、环境复杂,采掘装备智能化程度不高,导致我国煤矿开采灾害多、煤机适应性不强、故障率高、效率低,提高煤机装备的可靠性与适应性是煤矿智能化发展的主要任务之一。采煤机工作机构与复杂煤层耦合作用机理及煤岩截割状态与动力传递系统的导控机制,是实现采煤机智能高效截割的关键。基于虚拟样机技术、模糊控制技术,结合数据自适应加权融合算法、深度强化学习算法,采用多领域建模与协同仿真及试验分析相结合的方法,构建机-电-液-控一体化的采煤机自适应截割系统模型,研究其自适应截割控制策略。利用AMEsim建立调高液压系统模型,并与EDEM-RecurDyn煤岩截割双向耦合模型集成;根据煤层实际赋存条件划分煤岩坚固性系数等级范围,以采煤机综合性能最优为目标,利用改进的MOGWO(Multi-Objective Grey Wolf Optimizer)算法对采煤机的牵引速度和滚筒转速进行分级优化。以采煤机截割部的时域振动信号作为煤岩截割状态识别的特征参数,运用数据自适应加权融合算法对其进行融合处理;以特征参数融合值为依据利用模糊控制实现煤岩截割状态的智能识别;利用Simulink搭建基于深度确定性策略梯度算法DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)的采煤机牵引速度-滚筒转速(v_(q)-n)协同调速和自适应调高控制系统模型,利用接口技术实现EDEM-RecurDyn-AMEsim-Simulink耦合,构建机-电-液-控一体化的采煤机自适应截割控制系统模型并进行仿真。研究结果表明:系统以煤岩截割仿真数据流为主线,能够实现对煤岩截割动态过程的感知分析、信号特征处理和自适应调节的决策控制。利用物理试验验证了基于EDEM-RecurDyn耦合仿真的可行性与结果可靠性;在保证煤机综合性能最优且动态可靠的前提下,当螺旋滚筒位于上位,且识别到
- 赵丽娟王雅东张美晨金鑫金鑫
- 关键词：自适应加权融合模糊控制
- 液压系统在冶金行业的应用被引量：1
- 2014年
- 随着社会经济的发展，冶金行业也有了迅速的发展，冶金也就是从矿石中提取金属或者是金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程以及工艺。液压系统是通过改变压强来增大作用力的，一个液压系统的好坏取决于这个系统的设计是否合理，系统元件性能的好坏，以及系统的污染处理和防护，近些年来我国的液压技术有了很大的提升，在冶金行业有着其他设备无法替代的作用。本文介绍了液压系统，并阐述了液压系统在冶金行业的应用。
- 杨秋实金鑫王伟超
- 关键词：液压技术液压系统冶金行业
