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关键词： 铲齿   细节特征   实例分割   二值化掩码   磨损检测  

摘要： 为了实现在电铲工作过程中对铲齿磨损进行实时检测,防止因铲齿磨损而影响电铲开采效率,提出了一种基于改进Mask Scoring R-CNN(region convolutional neural network,区域卷积神经网络)的铲齿实例分割模型。首先,以ResNet-101(residual network,残差网络)和改进的FPN(feature pyramid networks,特征金字塔网络)作为主干网络,提取高、低特征层的语义信息和细节特征并融合,结合ROI Align层对局部特征层进行裁剪和归一化处理,以完成目标检测与实例分割;然后,基于获取的铲齿分割效果图以及二值化掩码图形信息,计算实例分割后图像中铲齿部分的像素面积,以判断其磨损情况。结果表明,以ResNet-101和改进FPN为主干网络的铲齿实例分割模型在测试集上的平均像素精度为90.76%,平均交并比为83.62%,相比于以ResNet-101和传统FPN为主干网络的实例分割模型分别提升了1.18%和1.21%。在电铲采掘工作现场进行8次铲齿磨损检测实验,检测到的每颗铲齿的磨损程度波动幅度均小于2%,均方差为0.7左右,说明所提出的实例分割模型对铲齿有较好的分割效果和稳定性,基本满足磨损检测要求。研究结果可为铲齿磨损状态的智能化检测提供新思路。

关键词： 动力学   建模   程式化   输出膨胀   运算效率   机器人  

摘要： 针对机器人动力学模型复杂、冗余计算导致运算效率低的问题,提出一种程式化建模方法(PMM)。以六自由度斯坦福机械臂为例,利用该方法建立基于拉格朗日方程的动力学模型,按照“正向分析,逆序输出”的核心思想,重点分析模型递推过程;在验证模型正确性的基础上,比较使用PMM和未使用PMM的常规拉格朗日方程所建立的斯坦福机械臂力学模型在计算机中的“尺寸”和运行时间等指标。实验结果表明,相对常规拉格朗日方法,由PMM所建模型的复杂程度降低了67.6%,计算效率提高了66.3%。斯坦福机械臂为完整约束系统,将PMM推广到欠驱动非完整约束系统,采用与模型紧密相关的部分反馈线性化控制算法进行数值仿真和物理样机实验分析,验证了PMM的可靠性和有效性,为不同类型的机器人提供了一种效率高、通用性强的动力学建模方法。

关键词： 智能轮胎   数据采集   磨损检测   嵌入式系统   无线传输  

摘要： 针对传统的胎压检测系统获取信息不足这一缺点,提出了一种基于嵌入式的轮胎磨损数据采集与信号处理系统设计。系统在轮胎的内壁正中方位贴上MEMS加速度传感器和温度胎压传感器,将采集到的三轴加速度数据进行特征参数的提取和分析。通过多信息融合,得出轮胎磨损值,并将轮胎内的状态信息,无线传输至中控系统,中控系统通过窗口移位法滤掉异常点,再通过蓝牙将稳定的数据信息传输至手机APP显示终端。通过实车测试,验证了系统的可行性,同时数据精度满足工程需求。

关键词： 钛合金   微动磨损   超音速火焰喷涂   涂层  

摘要： 采用超音速火焰喷涂工艺在TC4钛合金基体材料表面制备碳化铬系耐磨涂层,通过自制微动磨损试验设备测试不同对磨副、不同位移副值试验条件下带涂层的TC4钛合金材料的摩擦因数、磨损量等微动磨损性能,利用SEM、EDS、XRD等分析手段,对比分析微动磨损表面形貌、成分和相组成的差异。结果表明:不同摩擦副和位移副值条件下的摩擦因数均在起始阶段迅速增加,随后摩擦因数保持稳定;在钛合金表面增加涂层较对磨副单面制备涂层可以降低摩擦因数值20%~30%;在TC4钛合金对磨副双面制备涂层的耐微动磨损性能最好;在不同对磨副条件下,TC4钛合金微动磨损机制是以黏着磨损、磨粒磨损、氧化磨损为主的复合磨损。

关键词： 钢芯铝绞线   断裂   抗拉强度   磨损  

摘要： 某110 kV输电线路钢芯铝绞线运行22年后断裂,导致接地距离Ⅰ段动作跳闸,严重影响了线路的安全稳定运行。通过运行情况调查、宏观检查、扫描电镜分析、力学试验、材质分析等技术方法对导线断裂原因进行分析。结果表明,钢芯铝绞线中铝线抗拉强度偏低,表面磨损导致承载力进一步降低,在特殊气象条件下被逐渐拉断是本次故障的主要原因。针对断裂原因,提出了评估同批次导线运行安全可靠性、加强同批次导线断股情况巡视、严格把控新入网导线质量的防护建议。

关键词： 放电等离子烧结   TiCN/W-Cu复合材料   高温耐磨性能  

摘要： 以铜粉、TiCN粉以及由化学镀法制备的铜包覆钨复合粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备TiCN/W-Cu复合材料,研究了复合材料的组织、硬度和高温摩擦磨损性能。结果表明:复合材料组织致密,细小的TiCN颗粒弥散分布在钨和铜相界处;复合材料的相对密度为97.9%,硬度为282.7 HV,分别比W-Cu合金提高了0.6%和22.2%,常温与高温下的磨损率均低于W-Cu合金,25℃下复合材料的磨损机理以磨粒磨损为主,随着温度的升高,转变为疲劳磨损、黏着磨损与氧化磨损。

关键词： 树脂金刚石线   硅片   金刚石工具   磨损机理  

摘要： 树脂金刚石线切割机理在制造领域得到一定程度的研究,但对其磨损情况和磨损机理方面研究较少。采用自制的树脂金刚石线对硅晶体进行切割试验,用扫描电镜观察树脂金刚石线的磨损形貌,并对磨损机理进行初步分析。研究表明:切割完成后,没有明显的树脂层脱落现象;树脂金刚石线的磨损主要表现为金刚石轻微破碎、开裂及整体破碎、金刚石和树脂层间的离隙和脱落。金刚石的轻微破损主要是在机械应力作用下产生,不存在热磨损的过程;金刚石开裂及整体破碎主要是因为金刚石内部本身存在微小的裂纹以及反复作用的切割力而造成的;树脂层的开裂是造成树脂层和金刚石产生离隙的主要原因,产生离隙的金刚石在切割力作用下发生脱落现象。根据树脂金刚石线的磨损形貌及机理分析,应选择内部裂纹少的金刚石,并尽量提高树脂层的强度及硬度。

关键词： 滑动电接触   载流摩擦磨损   浸金属碳滑板   接触线  

摘要： 为研究地铁刚性接触网系统接触线磨损的规律,以地铁刚性接触网系统常用的浸金属碳滑板/铜银合金接触线作为摩擦副,通过模拟地铁弓网系统运行参数,使用载流摩擦磨损试验机研究有、无电火花放电情况下,浸金属碳滑板与铜银合金接触线直流电滑动过程中磨损量、摩擦因数、载流效率随滑动距离的变化。试验结果表明:电火花放电会使得接触线与浸金属碳滑板磨损量显著上升,出现电火花放电时摩擦因数较小,弓网系统载流效率会明显降低同时出现大幅波动。试验后对碳滑板和接触线表面形貌的观察可知:电火花放电会使得浸金属碳滑板表面烧蚀坑数量和尺寸大小增加,同时会出现滑板材料大面积剥落和表面裂纹增多的问题,接触线表面形貌变得更加粗糙。

关键词： TiC-Graphite复合涂层   磨损性能   大气等离子喷涂   显微结构   力学性能  

摘要： 等离子喷涂TiC涂层具有良好的综合性能,在极端环境能起到较好的耐磨保护作用,而石墨是一种优异的自润滑材料。通过喷雾干燥与真空烧结技术制备不同石墨添加量(1.25%、2.5%、5%和10%,质量分数)的TiC-Graphite球形粉体,并采用大气等离子喷涂技术制备TiC-Graphite复合涂层。对涂层的相组成、显微结构和力学性能进行了表征,并对涂层的摩擦磨损性能进行了比较研究。结果发现,TiC-Graphite涂层主要由TiC和石墨相组成。随石墨添加量增大,TiC-Graphite涂层截面微裂纹增多,表面粗糙度增大,硬度下降。石墨对TiC涂层在高载荷的磨损性能影响更显著。在50 N高载荷条件,随石墨添加量增大,TiC-Graphite涂层磨损率降低后急剧增大,而摩擦系数持续减小。当石墨添加量为2.5%时,涂层获得最低的磨损率为0.67×10^(−5) mm^(3)/(N·m),同时具有较低的摩擦系数(0.35),与不添加石墨的TiC涂层相比,分别降低了72.4%和27.8%。

关键词： 高熵陶瓷   放电等离子烧结   微观结构   耐磨性能  

摘要： 过渡金属碳化物陶瓷是超高温陶瓷的典型代表,具有极高的熔点和硬度,而韧性和耐磨性有待提高。近年来,在高熵理论指导下合成的多元碳化物固溶体—高熵碳化物陶瓷具有更高的熔点和良好的韧性。本工作采用放电等离子烧结(SPS)制备了具有优异耐磨性能的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷。研究了1600~2100℃烧结的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷的致密化行为、物相、微观形貌、力学和耐磨性能。结果表明,烧结温度为1700℃时,可得到面心立方结构的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷。1900℃以上时,高熵陶瓷相对密度大于98%。烧结温度由1700℃升高至2100℃,晶粒长大,元素扩散趋于均匀。晶粒间存在晶界滑动和氧化物杂质(TiO_(2))聚集,晶粒内部存在位错。2100℃烧结得到的高熵陶瓷的力学性能最优,Vickers硬度、弹性模量和断裂韧性分别增加到20 GPa、431 GPa和4.46 MPa·m^(1/2),同时具有优异的耐磨性,2100℃条件下烧结的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷的平均比磨损率可低至5×10^(-7) mm^(3)/(N·m)。