基于场协同原理的混合动力机车电气间散热性能分析及结构优化

来源 :机械设计与制造工程 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shijingthink
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针对混合动力机车电气间内部通风散热系统难以细致优化的问题,采用场协同原理分析电气间内部流场散热性能.首先,采用数值仿真的方法分析电气间内部热流场.之后利用场协同原理,优化内流场风道结构及功耗元件分布结构,使电气间内速度场、温度场与场协同角余弦场峰值尽可能匹配,提高散热效果.结果表明,将其内部功耗元件错排安置在中间腔体,可有效提高其内部流场协同程度.优化后,三相电感最高温升下降30℃,其他功耗元件平均最高温升下降14℃.最后从熵产的角度对电气间冷却通风系统进行热力学分析,优化后其散热性能明显提高.
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针对采煤机截割系统普遍存在振动的问题,借助MATLAB数值分析软件,开展了煤层性质、夹矸位置、夹矸厚度对采煤机截齿截割力的影响研究.结果 表明,煤层硬度越大,截齿承受的截割力越大;夹矸位置处存在较大的截割力,且夹矸处于煤层中间位置较为明显;煤层中夹矸厚度的增加,会延长截齿承受截割力的时间,截割力大小变化不明显;截割系统承受的截割力越大,对截割机构的冲击越大,振动越明显.
在分析MG400/930型采煤机调高油缸基本尺寸的基础上,利用Pro/E软件建立三维几何模型,再利用Ansys软件进行网格划分、材料属性设置等建立有限元模型.分析发现,调高油缸的变形量、应变和应力值均相对较大,不利于运行的稳定性.结合实际情况对调高油缸关键结构尺寸进行改进,结果发现,调高油缸总变形量、应力和应变值均降低了24%~32%,相同条件下缸内压强降低了6.5%.将优化后的调高油缸部署到工程实践中整体运行良好,使对应结构件的使用寿命提升了20%以上.
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为了解决采煤机扭转轴卸荷槽过载不断或者不合理折断等问题,利用数值模拟软件对不同卸荷槽形式下应力分布进行静力学分析,发现按照应力最大值按照从大至小依次V型卸荷槽、工字型卸荷槽、U型卸荷槽.同时通过分析发现随着卸荷槽深度及宽度的增加,应力应变最大值同样呈现逐步增大的趋势,所以在进行卸荷槽设计时应当充分考虑卸荷槽深度、宽度因素,为扭矩轴卸荷槽优化设计提供参考.
针对某矿2102工作面回风巷在强应力扰动下的支护难题,在现场调研工程概况及支护难点的基础上,对巷道围岩失稳的原因及特征进行分析,针对巷道修复工作,对巷道支护关键技术进行研究,设计了基于锚索组合系统的巷道修复及补强支护方案,并在巷道掘进修复及工作面回采两个阶段进行了工程实践,成功实施了巷道修复,并保障了后期使用,实现了预期的安全及技术目的 .
针对光纤光谱仪传统的Czerny-Turner结构存在性能不稳定、调节效率低的问题,提出了用1面反射镜来同时充当准直镜和聚焦镜的新光路结构,并以200~1000 nm为工作波段、分辨率不低于1.5 nm为初始条件,结合零阶和一阶消像散条件及消彗差条件,推导出了对称交叉型C-T结构的一阶消散条件;随后使用Zemax对设计的光路结构进行了仿真分析和优化,并根据优化结果完成了相应的机械结构设计.对优化后的光路结构进行了稳定性、分辨率、波长工作范围测试,结果显示,实现了工作波段在200~1000 nm、分辨率1.
为提高采煤机的生产效率,延长其牵引部行走轮的使用寿命,以斜沟煤矿18505工作面为例,分析不同载荷大小和齿面粗糙度对采煤机牵引部行走轮疲劳寿命的影响.实践证明:采煤机牵引部行走轮的疲劳寿命随载荷和齿面粗糙度的增大而逐渐减小,且当载荷增大20%时,行走轮疲劳寿命降低50%;当齿面粗糙度大于2级时,通过提高齿面粗糙度可提高行走轮疲劳寿命,当小于2级时,对其疲劳寿命几乎无影响.
为了解决二次回采扰动下巷道围岩变形大的问题,以官地矿为研究背景,利用数值模拟软件对巷道受力进行研究,并给出通过巷道注浆加固提升围岩稳定性的方法,对三种加固方案进行对比分析,确定了巷道围岩注浆加固的最优方案,为巷道围岩稳定性的提升作出一定的贡献.
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为确保活塞能够正常、稳定运行,对其进行了有限元分析,并对重要尺寸进行参数优化研究.首先采用ANSYS Workbench中的DM模块进行参数化建模,然后对其进行静力学分析与模态分析,得到最大变形位置与应力集中点.以此为依据,采用响应面法对其重要尺寸进行了敏感性分析与优化设计.结果表明:活塞总成的总体变形量降低了6.4%,最大等效应力也有所降低,有效提高了活塞总成的强度并降低了其形变量.