钻头振动信号传播试验及应用研究

通过安装在地面套管头处的传感器采集由钻头破岩产生的振动信号,对振动信号进行分析和处理,得到钻头距邻井套管的距离与振动信号特征之间的关系,预测出钻头在钻进过程中是否靠近邻井套管,从而达到防碰预警的效果。通过室内试验研究了振动信号在钢材、水泥石、花岗岩及砂岩中的传播及衰减规律,分析了频率、管径及接头数目对传播规律的影响,并在海上某平台进行了现场应用。室内试验结果表明传播介质材料强度越低、胶结质量越差、接头越多、震源频率越高,振动信号衰减越严重;振动信号传播速度不受震源频率及传播管径的影响。现场应用表明钻头振动可应用于海上丛式井和加密调整井钻井过程中的井眼防碰监测,效果良好。     

基于EMD分解的拉曼光谱小波去噪方法

拉曼光谱中尖峰及其临近信号频率极高,常规去噪方法难以区分高频噪声与特征峰信号,所以拉曼光谱去噪一直是该领域内研究热点和难点。针对该问题,提出临界分量判别法,该方法通过计算经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)分量的归一化自相关函数,将固有模态分量(intrinsic mode function,简称IMF)划分为噪声主导分量和信号主导分量两部分。根据噪声主导分量和信号主导分量的不同特点,分别使用模极大值方法、软阈值滤波方法处理各分量的小波系数,实现光谱信号去噪。仿真数据去噪实验表明,小波去噪法(1、2阶IMF为噪声主导分量)去噪效果优于其他方法(1阶IMF为噪声主导分量,1、2、3阶IMF为噪声主导分量),说明临界分量判别法可以正确识别噪声主导分量和信号主导分量。光谱数据去噪实验表明,应用小波去噪法处理拉曼光谱,信噪比以及均方误差均优于对整条光谱进行模极大值、软阈值和空域相关方法去噪,光谱中噪声几乎得到了完全抑制,突变特征峰信号得到完整保留,获得了最优滤波效果。     

一种电网间谐波检测新方法

提高间谐波检测精度的一个关键问题是如何减少谐波频谱泄漏对其造成的影响.提出一种新的"双阶段"间谐波检测方法,第一阶段基于加窗捅值FFT方法检测谐波分量,并将其从原信号中滤除掉;第二阶段以固定的采样频率对保留的样值信号进行FFT分析,在没有谐波频谱泄漏下扰的前提下提取间谐波分量.仿真结果表明:该方法不需要同步处理,计算量小,检测精度高,适于对间谐波的快速检测.     

基于分段波形的信号瞬时频率计算方法

针对局部均值分解（Local Mean Decomposition，LMD）中乘积函数（Product Function，PF）分量的瞬时频率计算问题，引入了一种新的信号瞬时频率计算方法.该方法基于分段波形，先将信号分成若干个全波段（full wave），然后以一组递增的反正弦函数定义每个全波段的瞬时相位，进而得到信号的瞬时频率.由该方法得到的瞬时频率理论上是正的、稳定的并且能够确保信号局部特征信息的完整.应用该方法计算了仿真信号和实际齿轮故障振动信号的瞬时频率，并与其他方法求得的瞬时频率进行了对比.结果表明，本文方法非常适合求取信号的瞬时频率.     

基于LMD和AR模型的转子系统故障诊断方法

提出了基于局部均值分解（Local mean decomposition,简称LMD）和AR模型相结合的转子系统故障诊断方法.该方法先用LMD方法将转子振动信号分解成若干个瞬时频率具有物理意义的PF（Product function,简称PF）分量之和,然后对每一个PF分量建立AR模型,提取模型参数和残差方差作为故障特征向量,并以此作为神经网络分类器的输入来识别转子的工作状态和故障类型.与EMD方法的对比研究表明,这两种方法均能有效地应用于转子系统的故障诊断.但LMD方法信号分解后数据残差比EMD方法的小.     

研究腐蚀和磨损交互作用的试验装置

设计和试验和旋转试片式摩擦电化学试验装置。该装置用来研究腐蚀和磨损过程的交互作用。并用称重法和电化学方法确定腐蚀和磨损过程中材料总损失重、纯腐蚀量、纯磨损量和交互作用量。交互作用的两个分量为腐蚀增量和在损增量,这两个分量 同样可以从测量中得到。这些数据为研究腐蚀和磨损过程材料损失模型提供也研究基础。     

立体栖架散养蛋鸡行为加速度信号降噪方法比较分析

针对采用姿态传感器监测散养蛋鸡行为过程中存在加速度信号易受噪声干扰,不同行为加速度信号特征尚不清晰的问题,以立体栖架散养蛋鸡的三维空间行为为目标,在构建蛋鸡穿戴式行为监测系统,获取不同行为加速度信号的基础上,研究小波阈值、CEEMDAN、CEEMDAN结合小波阈值对加速度信号的降噪效果,分析蛋鸡6种典型行为活动的加速度信号特征。结果表明:1)小波史坦无偏似然估计(Rigrsure)阈值的降噪效果更好,降噪后信号的信噪比(SNR)为17.613 2,均方根误差(RMSE)为0.045 0;2)根据X、Y轴加速度标准差分布特征,可将蛋鸡三维空间行为活动强度由低到高分为趴卧和站立、采食和饮水、行走、跳跃4类,各类行为活动的加速度信号标准差差异极显著(P<0.001)。本研究表明,小波Rigrsure阈值法在对蛋鸡空间行为活动加速度信号进行降噪的同时可以保留更多的有效信息,可根据加速度标准差对蛋鸡典型行为的活动水平进行分类识别。     

考虑钻头指标修正的钻头评价优选技术

钻头是破碎岩石的工具,直接影响钻井的经济效益和钻井成败。首先对国内外钻头优选的两种方法进行了介绍与评价,针对运用钻头使用参数统计分析优选钻头存在规律性不强、优选难度大的问题,提出了对钻头使用参数按照钻头新旧程度系数进行预处理的思想,给出了利用IADC钻头磨损分级标准处理的详细方法和计算公式。将该预处理方法运用到目前常用的两种钻头统计方法 (钻头比能法和钻头使用效果图形优选法)中,并对没有进行数据预处理和进行预处理的两种结果进行了比较分析。结果表明:统计方法优选钻头应对参数数据进行预处理,以保证钻头使用新旧程度相同。运用预处理数据统计分析的结果,评价更科学和容易,结果也更集中。     

经验模态分解(EMD)在滚动轴承故障诊断中的应用

针对滚动轴承故障振动信号的非平稳特征，提出了基于经验模态分解(Empiri-cal Mode Decomposition，简称EMD)和神经网络的滚葡轴承故障诊断方法，首先对原始信号进行了经验模态分解，将其分解为多个平稳的固有模态函数(Intrinsic Mode functioll，简称IMF)之和，再选取若干个包含主要故障信息的IMF分量，并从中提取时城特征措标——峭度或裕度因子作为神经网络的输入参数来识别滚动轴承的故障模式，对滚动轴承的内圈、外圈故障信号的分析结果表明，以EMD为预处理器提取时域特征参数的神经网络诊断方法比直接从原信号中提取时域特征参数的诊断方法有更高的故障识剐率，可以准确、有效地识别滚动轴承的工作状态和故障类别。     

间谐波检测中长范围频谱泄漏抑制方法研究

针对间谐波检测中的长范围频谱泄漏问题,提出准确估计和滤出谐波分量的方法减少频谱泄漏的影响,基于时域平均算法设计了梳状滤波器滤除谐波分量,滤波器设计中对TDA中单周期信号平均估计算法进行改进,避免原方法必须同步采样的限制,并结合频率波动-M曲线确定平均次数,设计性能良好的梳状滤波器,实现间谐波的准确检测。算例分析结果表明:数据间谐波检测频率平均误差为1.55%,幅度平均误差为3.1%,谐波分量的长范围频谱泄漏均低于-34d B。说明本研究方法可有效抑制间谐波检测中长范围频谱泄漏的影响,为间谐波的准确检测提供了参考方法。     

钻尖磨损形态

In this paper, we study the wear form of a conventional HSS W18Cr4V drill in drilling the quenched steel with middle hardness(HRC36-40).The drilling conditions and the optimization of the drill point are discussed.     

新型AlTiN涂层钻头高效干式钻削40Cr的开发与试验

针对40cr的高效干钻削,开发了含铝质量百分比分别为40%和55%的AlTiN涂层钻头.通过刀具耐用度、加工表面质量、刀具磨损、切削变形等方面的研究,分析了不同含铝量的涂层对干钻削加工的影响.试验结果表明,AlTiN涂层钻头适合高效干钻削,并能保持良好的加工表面质量,特别是含铝量为55%的涂层,其耐用度在90 m/min的切削速度下是含铝40%涂层的1.3倍.试验还揭示了这两种涂层干钻削的磨损机理:两种AlTiN涂层都出现了氧化磨损,高含铝量的涂层在切削温度下易形成致密的氧化膜,使刀具抗高温性增加并减少涂层剥落,最终以涂层塌陷形式失效;低含铝量涂层刀具以涂层剥落、微崩刃形式失效.同时高含铝量涂层改善了加工过程中的润滑条件.     

基于材料滞后效应的钻具旋转状态分析

为了确定钻具在井下的旋转方式以及不同旋转方式之间的转换规律,分析了钻柱材料滞后效应、钻柱弯曲挠度、转盘转速以及钻柱与井壁间摩擦系数和滚动摩阻系数对钻柱旋转方式的影响。通过研究发现,钻柱的弯曲和滞后效应是引起钻柱公转和偏磨的主要原因,钻压小于钻柱临界钻压的情况下,钻柱不会出现公转和偏磨现象;中和点上方6.5个无因次单位长度以下的钻柱才存在公转、自转和涡动3种旋转形式,特定的钻井参数条件下,滞后效应会导致钻柱在不同旋转方式之间频繁转换,从而影响钻柱安全;上部钻柱只存在涡动和自转2种稳定的旋转状态,不会出现公转和偏磨现象,偏磨后的钻杆可在上部使用。     

水稻一穴小群体的边际效应研究

研究证实，一穴多株的小群体范围内，存在着明显的边际效应。条形穴栽培与圆形穴栽培相比，能够发挥这种边际效应，提高大群体的群体数量与群体质量，起到增蘖增穗增粒而显著增产的效果。圆形穴栽培产量为１１６５１６７ｋｇ／ｈｍ２，条形穴栽培为１２３０２６７ｋｇ／ｈｍ２，比圆形穴栽培增产６５１００ｋｇ／ｈｍ２，增产率为５５９％。为水稻栽培上采用一穴两墩插秧、条形穴机插、条形穴盘育抛秧及摆秧提供了理论依据。     

夏玉米免耕直播机械化的研究

使用经过改进的免耕直播机,进行了夏玉米免耕直播、耙茬播种和耕翻播种三种不同方式的对比试验。试验分两个阶段,第一阶段主要解决免耕直播(条播、播后还需人工间苗)。第二阶段使用由西德引进的自动检拾装卸车,茎杆粉碎机和免耕点播机(由精量点播机改装而成)解决腾地和免耕点播的机械化。六年的试验结果证明,免耕直播与其他两种方式相比,在播种日期相同的条件下,产量无显著盖异,而且还有以下好处:1.可以提早播种1—2天。2.有抗旱、防涝的作用。3.有利于密植抗倒伏。4.节能省工,提高经济效益。     

高效深栽牵引式植树机钻螺旋翼片的有限元分析

[目的]分析深栽钻孔机钻螺旋翼片受力的变形和应力情况。[方法]应用有限元分析软件ANSYS,按照高效深栽植树机钻头的结构尺寸和实际工作条件,建立钻螺旋翼片的三维实体模型和有限元模型,进行了静力分析。通过对植树机钻升土理论的分析与计算,确定了翼片最优导程和工作受力参数,并在ANSYS中直接建立三维实体模型,螺旋翼片的有限元模型并进行静力分析。同时,对翼片螺旋角α与其应力值之间的关系进行了探讨。[结果]通过对钻的静态分析,得到了主轴工作时的应力和变形数据。分析数据表明俞国胜老师研制的深栽钻头静强度可以满足工作要求,且结构参数存在一定富余,可以实现进一步的结构优化。[结论]该研究为螺旋翼片进一步的结构优化设计提供了理论依据。     

非共轴螺旋面钻尖角度的求解

根据钻头主刃和横刃上各种工作角度及后刀面尾隙角的定义，由新型钻尖（非共轴螺旋面钻尖）的后刀面模型和前刀面模型推导出了各种角度的公式，为利用软件进行新型钻尖的CAD系统开发提供了基础。     

拔除阻生智齿中涡轮机法与凿骨劈冠法的比较研究

目的比较涡轮机去骨拔除法（试验组）与凿骨劈冠法（对照组）在拔除中位和低位阻生智齿时的优劣．方法100例（200颗中／巾毛位阻生智齿）均采用自体左右对照，通过掷硬币随机抽样决定试验组和对照组．试验组采用涡轮机拔除法，对照组采用凿骨劈冠拔除法．对手术时间，以及术后疼痛、术后肿胀进行对比观察．结果对于低位阻生齿，涡轮机去骨拔除法手术时间短、术后疼痛及术后肿胀轻．对中位阻生智齿，涡轮机去骨拔除法的手术时间和术后疼痛及肿胀程度大于凿骨劈冠法．结论涡轮机去骨拔除法较凿骨劈冠法在拔除低位阻生齿时具有优势，凿骨劈冠法较涡轮机去骨拔除法在拔除中位阻生智齿时有优势．     

基于UG的麻花钻螺旋槽曲面数控仿真加工研究

根据标准麻花钻螺旋槽曲面前刀面螺旋槽和前刀面切面的数学模型,推导出了螺旋槽曲面磨削加工的刀轴矢量方程,给出了碟形砂轮半径确定方法和麻花钻螺旋槽曲面数控磨削虚拟加工流程图.以30标准麻花钻为例,在UG中对其螺旋槽曲面进行了数控磨削仿真加工.所得到的刀具路径及虚拟加工结果验证了本研究结果的正确性.介绍了UG中对麻花钻螺旋槽加工的后置处理方法,自动生成了后置处理后的NC代码.     

水稻简塑盘钵体育秧盘播种机的研制

本文介绍1992年获得国家专利的水稻简易塑料钵体育秧盘(简称简塑盘)播种机(专利号:91204236.2)和它的主要性能——播种均匀性试验结果和分析。