带式输送机不停机更换托辊机器人研究与应用

摘要:针对带式输送机托辊更换频繁、人工更换工具笨重、作业劳动强度大、停机更换效率低等问题,以王家岭煤矿主平硐带式输送机为研究对象,根据巷道参数和更换托辊流程,研究不停机更换托辊机器人,制定机器人总体研究方案。基于功能分析法与不停机更换托辊理论研究,利用SolidWorks软件建立机器人三维实体模型,并对行走机构、姿态调整平台、伸缩支撑平台、拆装机械手参数进行优化。通过ANSYS Workbench软件对支撑平台和皮带举升机构进行有限元分析,伸缩支撑平台采用滑轨式结构,滑轨在悬臂和举升额定载荷下应力分别为15.647MPa和66.395MPa,最大变形位移出现在额定载荷条件下,位移为1.0742mm。皮带举升机构选用剪叉式结构,额定举升时最大应力为152.82MPa,最大位移为0.7331mm。依据设计参数加工机器人样机,以功率为64kW 的柴油发动机为动力,通过液压马达驱动履带行走,速度范围在3~8km/h,姿态调整平台可实现升降高度0~357mm、俯仰角度±15°、侧倾角度-4°~7°、旋转角度-10°~20°、横移范围0~400mm、纵移范围0~350mm,多级伸缩机构采用组合滑轨方式实现平台0~2.1m 伸缩,采用五自由度机械手可实现对不同位置托辊进行拆装。通过地面及井下试验测试对机器人样机的行走、姿态调整、举升皮带、拆装托辊功能进行试验验证,结果表明:机器人在主平硐狭窄巷道行驶通过性良好,伸缩支撑平台在输送机不停机状态下举升皮带最大高度为241mm,为机械手拆装不同位置托辊提供足够操作空间以达到设计性能要求,研究带式输送机不停机更换托辊机器人可为煤矿带式输送机维修提供新途径。

从机理到数据:超快激光加工工艺建模方法研究综述

摘要:超快激光加工凭借高精度、非热熔特性成为微纳制造的关键技术,但复杂的多物理场耦合机理给工艺优化带来挑战。综述了超快激光加工建模方法的演进路径:机理模型(如双温方程、分子动力学)虽具物理可解释性,但面临计算复杂、跨尺度建模难的问题;数据驱动模型(机器学习、深度学习)通过挖掘实验数据提升预测效率,但依赖数据质量且缺乏物理一致性;混合模型融合机理与数据优势,通过物理约束机器学习等方法平衡可解释性与计算效率。研究指出,未来需突破跨尺度物理嵌入、动态工艺自适应建模及智能优化等关键方向,推动超快激光加工从“经验试错”向“模型驱动”范式转变,为航空航天、生物医疗等领域的精密制造提供理论支撑。

基于工业机器人的复杂曲面磨抛关键技术综述

摘要:磨抛加工是提升零件表面质量和精度的重要方法之一。基于工业机器人系统的复杂曲面磨抛技术正逐渐成熟,凭借灵活、占地小、精度高、成本低等优势正逐渐取代人工磨抛和数控机床磨抛成为主流。通过分析基于工业机器人的磨抛加工原理,引出影响机器人磨抛加工精度效果的关键问题:磨抛加工轨迹的规划精度和力控制精度,前者关注加工效率和精度之间的平衡,后者则更侧重于加工的精度和一致性;从这两个方面出发,总结机器人磨抛系统加工轨迹规划方法和柔顺力控制策略的研究目的、特点和成果进展。机器人磨抛系统加工轨迹规划以应用与改进传统数控机床磨抛中常用的加工路径规划方法为主,出现了少量根据机器人特性提出的加工路径规划方法;磨抛柔顺力控制技术出现了被动柔顺、主动(阻抗控制、力/位混合控制)及智能控制等策略,对比分析了各方法原理、研究应用情况和优劣;并提出了未来可能的发展方向。为该领域的研究者提供指引。

高温合金涡轮叶片损伤修复技术研究进展

摘要:高温合金涡轮叶片是航空发动机和地面燃气轮机最关键的热端部件之一,其长期工作在复杂的温度场、应力场及燃气腐蚀环境下,易出现多种类型的损伤。如果将仅存在微小损伤的叶片直接报废处理,将会显著增加航空发动机和地面燃气轮机的维护/维修成本,造成资源的极大浪费,因此开展高温合金涡轮叶片损伤修复技术研究对于降低高温合金涡轮叶片修复制造成本具有重大意义。首先阐述了涡轮叶片损伤修复技术研究的必要性,其次对高温合金涡轮叶片的主要损伤形式进行了类总结,包括表观损伤和内部冶金组织损伤。对目前各种修复技术进行了总结,包括焊接修复技术、激光熔覆修复技术、激光成形修复技术和恢复热处理技术等,分析了各种修复技术的发展情况、优劣及其适用性;最后对未来高温合金涡轮叶片损伤修复技术的发展方向进行了展望。

微动磨蚀及表面防护技术回顾

摘要:系统讨论了微动磨损及其与腐蚀耦合的失效机理和表面防护技术,为提高机械零部件的可靠性和延长使用寿命提供理论支持和实践指导。重点分析了固体自润滑涂层、液体润滑膜、树脂基涂层等低摩擦表面技术在减轻微动磨损方面的应用效果及其作用机理,并且对比了一系列微动磨损与腐蚀防护技术的利与弊,揭示了防护手段对腐蚀磨损性能的优化机理。此外,还讨论了低摩擦表面腐蚀防护设计的策略,包括基于表面工程的正向设计和基于失效分析的逆向推演,并对耐磨蚀涂层设计进行了深入探讨。最后,总结了微动磨蚀防护技术的研究进展,并对其未来的发展方向进行了展望。通过以上综合性的研究和分析,为提高机械零部件在复杂工况下的耐磨性和抗腐蚀能力提供了重要的理论依据和技术参考。

矿用液压支架用耐蚀钢的研发

摘要:为解决矿井液压支架用钢由于服役环境复杂经常出现腐蚀的问题,设计开发了矿井液压支架用耐蚀钢,同时对其轧制及热处理工艺、组织性能、腐蚀行为等进行了研究。结果表明:采用中C,低P、S,复合添加Cr、Ni、Cu的化学成分设计,研发的Cr+Ni+Cu系耐蚀钢经模拟轧制、在线淬火后,在530℃保温1h进行回火,组织为回火马氏体,力学性能最佳,抗拉强度和屈服强度分别为1023、911MPa,断后伸长率和断面收缩率分别为15%、55.9%,强度及塑韧性均满足国标要求且均较目前矿井用钢27SiMn有所提升;随着回火温度升高,实验钢中位错密度降低,强度逐渐下降,组织发生回复,马氏体板条边界变得模糊,带状结构消失,部分板条发生合并,尺寸变宽,由板条结构转变为块状,导致大角度晶界数量增多,塑韧性呈上升趋势;随着腐蚀的进行,实验钢腐蚀速率逐渐下降并趋于稳定,经240h全浸腐蚀(碱性盐溶液)后,实验钢的年腐蚀速率为0.401mm/a,相较于对比钢降低了40%,耐腐蚀性能良好;实验钢锈层主要为Fe(CrO4)OH,致密稳定,减少了溶液与基体的接触,提高了锈层对基体的保护能力。

机器学习在增材制造中的研究进展

摘要:增材制造(Additive manufacturing,AM)技术的迅速发展为复杂结构部件的构建与功能梯度材料的实现提供了新的可能性。但是其工艺过程涉及复杂的多物理场耦合与动态演化机制,易引发孔隙、翘曲和裂纹等微观缺陷,进而对成形质量与结构性能构成严峻挑战。机器学习(Machine learning,ML)技术凭借数据驱动优势,逐步应用于增材制造的设计优化、工艺参数调整、质量预测与缺陷检测等领域。本文综述了增材制造主要工艺及其控制特性,分析了传统物理建模在复杂耦合过程下的局限性,并系统探讨了监督学习、无监督学习、深度学习与强化学习等算法在3D打印工艺参数优化、过程异常检测、内部质量评判等关键任务中的应用,最后展望了智能化AM系统在实时感知、自适应控制与反馈优化、多模态融合与物理引导建模等方向的发展潜力。

冷金属过渡技术在异质连接及增材制造中的应用

摘要:冷金属过渡(CMT)技术是在传统MIG/MAG焊基础上开发的一种改进型熔化极气体保护焊,具有热输入低、飞溅小、成形美观、绿色高可靠等一系列优点,广泛应用于航空航天、海工装备、车辆工程等领域。概括了冷金属过渡技术的原理及特点,重点介绍了冷金属过渡技术在异种金属焊接、薄板焊接、增材制造等的研究应用,以及目前存在的一些问题及未来需要研究的重点和方向。

镍及镍合金基电镀金刚石线用镀液的研究进展

摘要:[目的]电镀金刚石线是硅片切割等精密加工领域的重要工具,其性能与电镀液组分对金刚石附着力和镀层均匀性的影响密切关联。[方法]综述了氯化物、硫酸盐及氨基磺酸盐三类电镀液体系在镍及镍合金基电镀金刚石线中的研究进展。[结果]优化电镀液组分可促进金刚石颗粒的定向附着,提高镀层均匀性和致密性,从而显著提升金刚石线的切割效率与精度。[结论]未来研究应聚焦环保型镀液开发、成本降低及电镀效率提升,以满足高效精密加工的需求。

激光封接金属与玻璃的研究现状

摘要:玻璃和金属是工业中常见的两种材料,在物理和化学性质上均具有独特的性能。近年来,玻璃和金属的封接体由于其独特的性能而获得了关注,并且应用在医疗、航空航天和微电子等行业中。然而,传统的金属与玻璃的封接技术会导致热物理性质的差异而形成残余应力和界面的连接失效。激光焊接技术具有高精度、能量集中和快速加工的特点,从而在玻璃与金属的加工中得到了迅速的应用。介绍了传统封接金属与玻璃的应用和弊端,并对比分析了激光焊接金属和玻璃的研究进展。还对激光封接金属与玻璃的未来方向提供了思路,可以作为研究和应用激光封接金属与玻璃的一个借鉴。