冷却净化水箱对防爆柴油机的影响研究.pdf

第 4 3卷 第 3期 2 0 1 7年 3月 工矿 自 动 化 I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n V0 1 ． 4 3 No ． 3 Ma r ． 2 0 1 7 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 0 3 0 0 3 5 0 5 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 7 ． 0 3 ． 0 0 8 李强强 ， 张翠平 ， 张瑞亮 ， 等． 冷却净化水箱对防爆柴油机的影响研究E J I ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 7 ， 4 3 3 3 5 3 9 ． 冷却净化水箱对防爆柴油机的影响研究 李强 强 ， 张翠 平 ， 张瑞 亮 ， 孙 秀全 ， 张钰 栋 ， 孙 丹丹 太原 理工 大 学 机 械工 程学 院 ， 山 西 太 原0 3 0 0 2 4 摘要 对加装冷却净化水箱前后的井下防爆柴油机进行 了十一工况和外特性试验， 分别测得不同工况下 防爆 柴油机 排 气 口温度 、 排放 废 气及颗 粒物 含 量 、 输 出转矩 、 输 出功 率及 油耗 率 ， 进 而得到 冷却 净化 水箱 对防 爆柴油机排放特性、 动力性及经济性的影响。结果表明 防爆柴油机加装冷却净化水箱后 ， 排 气降温效果明 显， 废气温度不高于 5 O。 C； NO 排放有很 大的改善 ， 最大排放 降幅为 3 9 ． 3 ； C O排放量在 高负荷工况下有 所增加 ， 最大增幅为 2 2 ． 2 ； Hc排放量变化不 大； 颗粒物排放 量在 高负荷工况下稍有增加； 动力性有所降 低 ， 在最大转矩处， 输 出转矩和输 出功率均下降 2 ． 5 ％； 经济性有所下降， 油耗率最多增加 了3 ． 2 。 关键词 防爆柴油机 ；冷却净化水箱； 排放特性 ； 动力性 ；经济性 中图分类号 TD 5 2 4 文献标志码 ； A 网络出版时间 2 0 1 7 0 2 2 8 1 6 5 2 网络出版地址 ； h t t p ／ ／ k n s ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 7 0 3 0 1 ． 1 5 1 4 ． 0 0 8 ． h t ml I n f l u e n c e r e s e a r c h o f c o o l i n g a n d p u r i f i e d wa t e r t a n k o n e x p l o s i o n - p r o o f d i e s e l LI Qi a n g q i a n g ． Z HANG Cu i p i n g， Z HANG Ru i l i a n g ， S UN Xi u q u a n， Z HANG Yu d o n g ． S UN Da n d a n Co l l e g e o f M e c h a n i c a l En g i n e e r i n g ，Ta i y u a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ，Ta i y u a n 0 3 0 0 2 4 ，Ch i n a Ab s t r a c t El e v e n wo r k i n g p o i n t s t e s t a n d e x t e r n a l c h a r a c t e r i s t i c s t e s t we r e t a k e n f o r u n d e r g r o u n d e x p l o s i o n p r o o f d i e s e l b e f o r e a n d a f t e r i n s t a l l i n g c o o l i n g a n d p u r i f i e d wa t e r t a n k． S o me i n d e x e s o f e x pl o s i on p r oo f di e s e 1 we r e o bt a i n e d un de r di f f e r e nt c o nd i t i o ns ， i nc l u di n g t e mpe r a t u r e o f e xha us t p or t ， c o n t e n t s o f wa s t e g a s a n d p a r t i c u l a t e ma t t e r ，o u t p u t t o r q u e ，o u t p u t p o we r a n d f u e l c o o s u mp t i o n r a t e ． I n f l u e n c e o f c o o l i n g a n d p u r i f i e d wa t e r t a n k o n d i s c h a r g e ，p o we r a n d e c o n o my p e r f o r ma n c e o f e x p l o s i o n p r o o f d i e s e l wa s s u mma r i z e d．Th e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t c o o l i n g e f f e c t f o r e x h a u s t i n g g a s i s o b v i o u s l y i mpr o v e d a f t e r i ns t a l l i ng c o o l i ng a nd pu r i f i e d wa t e r t a nk， a n d t e mpe r a t ur e of wa s t e g a s i s l owe r t ha n 5 0 。 C．NO e x ha us t i o n i s g r e a t l y i mpr o v e d wi t h t he l a r ge s t d e c r e a s i n g a mpl i t ud e o f 3 9．3 ． CO e x ha u s t i on i nc r e a s e s u nd e r t h e h e a v y l oa d c o ndi t i o n wi t h t he l a r g e s t i n c r e a s i ng a m p l i t u de of 2 2． 2 ． HC e x ha u 【 s t i o n ha s l i t t l e v a r i e t y． Pa r t i c u l at e m a t t e r e x h au s t i o n i nc r e a s e s a l i t t l e u nd e r t he he a vy l o a d c o n d i t i o n．P o we r p e r f o r ma n c e o f t h e e x p l o s i o n p r o o f d i e s e l d e c r e a s e s ，a n d o u t p u t t o r q u e a n d o u t p u t p o we r d e c r e a s e s 2． 5 ％ s e p a r a t e l y u n d e r t h e ma x i mu m t o r q u e c o n d i t i o n．Ec o n o mi c a l p e r f o r ma n c e d e c r e a s e s ，a n d f u e l c o n s u mp t i o n r a t e i n c r e a s e s 3 ． 2 9 ／ 5 a t mo s t ． Ke y wo r d s e x p l o s i o n p r o o f d i e s e l ；c o o l i n g a n d p u r i f i e d wa t e r t a n k；e x h a u s t i o n p e r f o r ma n c e ；p o we r p e r f o r ma n c e ；e c o n o mi c a I p e r f o r ma n c e 收稿 日期 2 0 1 6 0 9 2 7 l 修囿 日期 2 0 1 7 0 1 0 9 ； 责任编辑 李 明。 基金项 目 山西省煤基重点科技攻关项 目 MJ 2 O 1 4 1 4 。 作者简 介 李． 1 9 9 2 -- ， 男 ， 山西晋城人 ， 硕士研究生 ， 研究方 向为防爆柴油机 ， E - ma i l 4 5 7 9 8 6 2 3 0 q q ． c o rn。通信 作者 张翠 平 1 9 6 4 一 ， 女 ， 山西万荣人 ， 教授， 博士 ， 研究 方向为现代发 动机关键零部件分析 ， E ma i l z h a n g c p 6 4 1 6 3 ． c o m。 3 6 工矿 自动 化 2 0 1 7年 第 4 3卷 0 引言 在 煤矿 井 下 ， 防爆柴 油 机除 了要 满足 防爆 条 件 ， 还 要有 一 定 的动力 性 能 ， 以满 足 井 下 胶 轮 车 运 行 需 求 。 由于井下 环 境恶 劣 ， 空 间有 限 ， 防爆 柴油 机 的排 气往 往无 法 得到 有 效处 理 ， 因 此 有必 要 研 究 防爆 柴 油机 的排 放 特性 _ 1 ] 。 目前用于煤矿井下的防爆柴油机大多配备 了冷 却净化水箱来降低发动机的排气 温度 ， 以满 足防爆 要求 ， 同 时对 发 动 机 排 气 起 到 一 定 的 净 化 作 用Ⅲ 2 ] 。 冷却净化水箱对防爆柴油机的动力性及经济性有一 定影响 ] 。本文针对无冷却净化水箱的防爆柴油机 和 加装 冷却 净化 水 箱 的防 爆 柴 油 机分 别 进 行 试 验 ， 研究冷却净化水箱对防爆柴油机排放特性 、 动力性 及 经济 性 的影 响 。 1试 验装 置及 方 法 试 验装 置 如 图 1 所 示 。该装 置可 通 过调 节测 控 系 统 ， 使 防 爆 柴 油 机 在 所 需 工 况 下 稳 定 运 转 。 E T2 0 0 0发动 机 测 控 系统 可 监 测 转 速 、 转 矩 等 动 力 性 参 数 。排放 测试 仪 可对 防爆 柴油 机 的排放 特 性进 行 测试 分 析 ] ， 由 AVL DI C 0M 4 0 0 0五 组 分 排 放 仪 测 得 C O， C O 2 ， NO 包 括 NO， NO z ， NO。 ， N2 O， N O 。 ， N O ， N。 O5 ， O ， HC 体 积 分 数 ， 由 AVL D I S MOKE 4 8 0不透 光 烟度 计测 得颗 粒物 浓度 。 ET2000发动机l 一 『1盯 机 一 发动机温度、 压力传感器 排放测试仪 图 1试 验 装 置 组 成 测 试 采 用 T DE 4 1 0 0 QF B 型 防 爆 柴 油 机 ， 其 主 要 技术 参数 见表 1 。 采用 0号柴 油对 防爆 柴 油机进 行 外特 性 和十一 工 况排 放试 验 。十 一工况 点 如 图 2所 示 。其 中工况 点 1 转 速 为 8 0 0 r ／ mi n ， 负荷 为 0 ； 工 况 点 2 ， 3 ， 4转 速 均为 1 0 0 0 r ／ rai n ， 负荷 分 别 为 0 ， 5 0 ， 1 0 0 9 ／ 6 ； 工 况点 5 ， 6 ， 7转速均为 1 5 0 0 r ／ mi n ， 负荷分别 为 0 ， 7 5 ， 1 0 0 ； 工 况 点 8 1 l转 速 均 为 2 2 0 0 r ／ rai n ， 负荷 分别 为 1 0 0 ， 7 5 ， 5 O ， 0 。 表 1 防爆柴油机 主要技 术参数 指标 参数 型 式 标定 功率／ k W 标定转 速／ r rai n 。 最 大转速 ／ rrai n ～ 最大转 矩／ Nm 冷却方式 直列 、 四冲程 、 自然吸气 45 2 2 0 0 1 4 0 0 ～ 1 6 0 0 2 2 0 强制水循环冷却 ＼ 栏 s 、 ⋯⋯。。 ⋯ ⋯⋯‘ ⋯⋯ 岛 ⋯⋯ ⋯⋯ 1 2 三 5 i ． 1 l 图 2十一工况点 2试 验 结果 及分 析 2 ． 1 冷却 净 化水 箱 对防爆 柴 油机排 放 特性 的 影响 2 ． 1 ． 1 防爆 柴油 机废 气排 出温度 防爆 柴 油机 外特 性工 况试 验 下废气 排 出温度 如 图 3所示 。MT 9 9 0 -- 2 0 0 6 { 矿用 防爆 柴 油机 通 用 技 术条件 规定 防爆柴油机废气排出口温度不得超过 7 O 。 CE 引 。柴油机的排气温度高达 5 0 0。 C， 经过水夹 套排气管冷却后 ， 还必须经过冷却净化水箱的降温 冷却作用才能 达到井下 防爆要求[ 6 ] 。从 图 3可 看 出 ， 柴油 机废 气在 经 过 冷 却 净 化 水 箱 后 温 度 均 降 到 7 O。 C以下 ， 满 足矿 用 防爆 柴油 机 防爆要 求 。 7 5 7 O 6 5 6 0 嚣 5 5 5 O 4 5 4 0 l 0 o 0 l 2 o o l 4 0 0 1 6 0 0 l 8 0 o 2 0 0 0 2 2 0 o 转速／ r ．rai n ’ 图 3 防爆柴油机废气排 出温度 2 ． 1 ． 2 c O排放量 防爆 柴 油 机在 稀 混 合 气 下运 转 ， 大 多数 运 转 工 况下 ， 其 C O排放量较低 。由于其燃 料与空气混合 不 均匀 ， 燃 烧空 间 内不 可避 免 存 在 局 部 缺 氧 和 低 温 处 ， 且反 应 物 在 燃 烧 区 停 留 时 间 较 短 ， 难 以完 全 燃 烧 ， 所以在高负荷工况下 ， 过量空气 系数 一1 ． 2 ～ 1 ． 3时 ， C O排放量会大 幅增加_ 7 ] 。试验测得 的 C O 排 放量 如 图 4所 示 。 2 0 1 7年第 3期 李强强等 冷却净化水箱对防爆柴油机 的影响研 究 3 7 0 8 0 ．6 糕 鑫 o ．4 8 o ．2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 O I 1 十一工况点 图 4 CO 排 放 量 从图 4可看 出， C O体积分数 的峰值均出现在 各转 速下 的高负 荷工 况 中 ， 分 别在 第 4 ， 7 ， 8工况 点 。 加装 冷却 净 化 水 箱 后 ， 在 这 3个 工 况 点 测 得 的 C O 体 积 分 数 较 未 加 装 冷 却 净 化 水 箱 时 分 别 增 加 2 2 ． 2 9 ／ 6 ， 4 ． 3 ， l 1 ． 1 ， 说明防爆柴油机加装冷却净 化 水 箱 后 ， C O 排 放 状 况 有 一 定 的 恶 化 ， 尤 其 在 第 4工况点 转速为 1 0 0 0 r ／ mi n ， 负荷 为 1 0 0 时 有较大影 响。这是由于加装冷却净化水箱会使防爆 柴 油机 的排 气产 生 背 压 ， 尤 其 在 高 负 荷 时排 气 背 压 增大， 使气缸 内残余废 气增多 ， 影响 防爆 柴油机燃 烧 ， 同时降低柴油机气缸内 0 z浓度 ， 导致生成更多 的 COC 。 一 。 2 ． 1 ． 3 HC排放 量 柴油机在接近压缩结束时才喷油 ， 燃油、 空气混 合 不均 匀 ； 燃料 以 高压 喷入 气 缸 后 直 接 形 成 可燃 混 合气并燃烧 ， 在气缸 内停 留时间较短 ， 因此柴油机排 放 未燃 HC浓 度较 低 。 防爆柴油机加装冷却净化水箱前后， 其 HC排 放量如图 5所示。可看 出加装冷却净化水箱后 ， 防 爆柴油机的 HC排放量有一定变化 ， 但变化量很少 ， HC排放量总体很低 。 l O I 2 j 4 O ， l U l l 十一工况点 图 5 HC排放量 2 ． 1 ． 4 No 排放 量 防爆 柴 油机加 装 冷却 净化 水箱 前后 ， 其 NO 排 放量如图 6 所示 。可看出在低转速 、 低负荷工况下 ， 加装 冷却 净 化水箱 对 NO 排 放影 响较 小 ； 在第 4工 况点， 加装冷却净化水箱对防爆柴油机 NO 排放量 的影 响最 大 ， 加装 前后 排 放 的 NO 体 积分 数 分别 为 1 7 9 91 0 ～， 1 0 9 1 1 0 ～ ， 降幅为 3 9 ． 3 ； 在第 6 工况 点 转 速 为 1 5 0 0 r ／ mi n ， 负 荷 为 7 5 、 第 7工 况点 转 速 为 1 5 0 0 r ／ rai n ， 负荷 为 1 0 0 ， NO 排 放量降 幅分别 为 1 0 ． 8 ， 1 4 ． 7 ； 转 速为 2 2 0 0 r ／ mi n 时 ， 加 装冷 却净 化 水 箱后 ， 防爆 柴 油机 NO 排 放 量 有所增 加 。 2 l 5 0 0 鑫 o o o 蛙 50 0 Z 0 一无冷却净化水箱 l 2 j 4 6 ， l U I l 十一工况点 图 6 N 排 放 量 柴 油 机 排 放 的 NO 中 ， NO 是 主要 成 分 ， 其 生 成条件是高温 、 富氧和一定 的反应时间。低负荷工 况下 ， 防爆 柴油 机空 燃 比大 ， 加 装冷却 净 化水箱 对混 合气 的稀 释作 用 不大 ， 因此 NO 排放 量 变 化 不 大 。 在中高转速、 高负荷工况下， 加装冷却净化水箱后会 产生一 定 的排气 背 压 ， 增 大排气 阻力 ， 防爆 柴 油机 内 的残余 废 气 增 多 ， 抑 制 了 NO 的 生 成L 1 。在 高转 速 、 高负荷 工况 下 ， 防 爆 柴 油机 缸 内温 度 升 高 ， 循 环 次数增多 ， 使得 N O 排放量有所增加_ 1 ， 结合排气 背压 对 NO 排 放 的抑 制作 用 ， 最 终 导 致 N O 排 放 量有小幅增加 。 2 ． 1 ． 5 颗 粒 物排放 量 防爆 柴 油 机排 放 的颗 粒物 包 括 碳 烟 、 可 溶 性 有 机 物和硫 酸盐 ， 其 中 ， 碳 烟是 主要 组成部 分 。碳 烟的 形成 条件 为 高温 和缺 氧 ， 防爆 柴油 机虽 然是 稀燃 ， 但 由于油气混合不均匀 ， 造成局部缺氧 ， 从而导致碳烟 生 成 。 防爆柴 油机加装冷却净化水箱前后， 其颗粒物 排放量如图 7所示 。可见加装冷却净化水箱后 ， 防 爆柴油机颗粒物排放量在高负荷工况较未加装冷却 净 化水箱 时 有一定 程 度 的增 加 ， 在 第 4工况 点 增 幅 为 1 1 ． 5 。这是 因为防爆柴油机加装冷却净化水 箱 后 ， 在 缸 内 的高 温废 气 区域 易 生 成碳 烟 。测 试 时 采 集颗 粒物 的 AVL DI S MOKE 4 8 0不 透 光 烟 度 计 安 装在 防爆 柴 油机 排 气 管 后 、 冷 却 净化 水 箱 前 。实 际上 ， 由于 冷却净 化 水箱 的洗 涤处理 ， 防爆 柴油 机最 终排放 的尾气中颗粒物的含量可得到有效改善口 。 2 ． 2 冷却 净化 水 箱对 防爆 柴油机 动力 性 的影 响 对 防爆 柴 油机 进 行 外特 性 台架 试 验 ， 得 到 加装 冷却净化水箱前后防爆柴油机 的输出转矩和输出功 率， 如图 8所示 。可看出加装冷却净化水箱后 ， 防爆 3 8 工矿 自动化 2 0 1 7年 第 4 3卷 I Z j 4 5 6 ， l 0 l1 十一工况点 图 7 颗粒物排放量 柴油机的输 出转矩、 输出功率都有不同程度的下降 ； 输 出转矩 平 均 降幅为 3 ． 2 ， 转速 为 2 2 0 0 r ／ mi n时 降 幅最 大 ， 为 4 ． 1 ； 在输 出转 矩 最 大处 ， 输 出转 矩 、 输出功率降幅均为 2 ． 5 ％。可见加装冷却净化水箱 后 ， 防爆 柴 油机 的动 力性有 所 下 降口 。 吕 ● 邑 ≥ 瓣 1 0 0 0 1 2 0 0 l 4 0 o 1 6 0 0 l 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 转速／ r m i n I a 输出转矩 转递／ r rai n 1 b 输出功率 图 8 防爆柴油 机输 出转矩和输 出功率 2 ． 3 冷却 净 化水 箱对 防爆 柴 油机 经济 性 的影 响 防爆 柴油 机转 速为 1 4 0 0 r ／ rai n时 ， 输 出转矩 达 到最大 ， 此时进行负荷特性台架试验 ， 得到加装冷却 净 化水 箱前 后 防 爆 柴 油 机 的 油 耗 率 ， 如 图 9所 示 。 可看出防爆柴油机加装冷却净化水箱后 ， 油耗率有 小 幅增加 ； 在 防爆柴 油机转速为 1 4 0 0 r ／ mi n 、 转矩 f 槲 j {6 { 瘿 图 9 防爆柴油机油耗 率 最大时 ， 防爆柴油机油耗率在加装冷却净化水箱后 较之前增加 3 ． 2 。可见防爆柴油机加装冷却净化 水箱后 ， 其经济性有所下降。 3 结论 1 防爆柴油机加装冷却净化水箱后 ， 排气降 温效 果 明显 ， 最 终 排 气 温 度 未 超 过 5 O 。 C， 满 足 井 下 防爆 要求 。 2 防爆柴 油机加装 冷却净化水箱 后 ， 其 N 排 放在大 多数工况 下得 到改 善 ， 在 转速 为 1 0 0 0 r ／ mi n 、 负荷为 1 0 0 工况下 ， N0 排放量较未加装冷却净 化水箱时减少 3 9 ． 3 ， 在转速为 1 5 0 0 r ／ rai n 、 负荷 为 1 0 0 工况下减少 1 4 ． 7 9 ／ 6 。加装冷却净化水箱对 防爆 柴 油机 C O 与 HC 排放 量影 响 较 小 ， 且 在 高 转 速、 高负荷工况下 ， 导致颗粒物排放量有所增加 。实 际 上 ， 防爆柴 油机 排 放 的废 气 经 冷却 净化 水 箱 处 理 后 ， 其 NO 和 颗粒 物含 量可 得 到一定 程度 的改善 。 3 加装冷却净化水箱导致 防爆柴油机的动力 性有一 定 程 度 的降 低， 在 最大 输 出转 矩 转 速 为 1 4 0 0 r ／ mi n 处 ， 输 出转 矩 、 输 出功 率 均 较 未加 装 冷 却净化水箱时降低 2 ． 5 。 4 加装冷却 净化水箱后 ， 防爆柴油机经济性 有所下降 ， 在转速为 1 4 0 0 r ／ mi n 、 转矩为 2 2 0 N1T I 时 ， 防爆柴油机油耗率较未加装冷却 净化水箱 时增 加 3 ． 2 。 5 对 防爆 柴 油机 冷却 净 化水 箱 进行 优 化设 计 时 ， 由于废气排出温度已较大程度满足防爆要求 ， 所 以应着重考虑冷却净化水箱对防爆柴油机动力性及 气体 、 颗粒物排放的影 响。 参考文献 魏勇 刚， 赵明岗 ， 孟 国营． 煤矿井下 防爆 柴油机尾 气控 制技术探讨 [ J ] ． 煤 炭科 学技术 ， 2 0 0 8 ， 3 6 1 2 6 7 6 9 ． 王清燕． 煤 矿用 运输 车辆排 气 防爆 技术 研究 [ D ] ． 武 汉 武汉理工大学 ， 2 0 1 3 ． 王晓 ， 贾 二虎 ， 兰春 亮． 矿用 防爆柴 油机增压 中冷 技术 应用 试 验 研 究 [ J ] ． 煤 炭 科 学 技 术 ， 2 0 1 5 ， 4 3 7 1 07 1 1 O． 帅石金 ， 华伦 ， 赵彦 光 ， 等 ． 一 种防爆 柴 油机尾 气 净化 装置 C N1 0 4 0 3 3 2 2 2 A[- P ] ． 2 0 1 4 - 0 6 3 0 ． MT 9 9 0 --2 0 0 6 矿用 防爆 柴油机通用技术条件 I- s ] ． 王松 ， 蒋 炎坤 ， 宋 昌， 等． 水下工 作柴 油机 排气 降 温系 统设 计与试验 E J ] ． 内燃 机 与动力 装 置 ， 2 0 1 4 ， 3 1 1 1 5． ∞ ∞ ∞ 柏 加 O ＼ 趟米蚪 ] ] ] ] ]] 1 2 3 4 5 6 [ [ [ [ [[ 第 4 3卷 第 3期 2 0 1 7 年 3月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o ma t i on Vo 1 ． 4 3 NO ． 3 M a r ． 2 O1 7 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 O l 7 0 3 0 0 3 9 0 4 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 7 ． 0 3 ． 0 0 9 王京涛 ， 陆金桂 ， 朱正权 ， 等． 液压支架疲劳寿命 近似估算 E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 7 ， 4 3 3 3 9 4 2 ． 液压支架疲劳寿命近似估算 王京 涛 ， 陆金桂 ， 朱正 权 ， 钱 鹏 ， 林 晓 川 ， 王邦祥 南京 工 业大 学 机械 与动 力工程 学 院 ，江苏 南京2 1 1 8 1 6 摘要 针对常规的液压支架寿命近似分析方法需对危险点进行循环加载和获取， 导致计算机 负载增加的 问题 ， 提 出了一种基于遗传算法与 B P神 经网络的寿命估算模型。利用遗传算法的全局搜 索性优化 B P神经 网络 ， 使其不易陷入局部最小点； 利用优化后的 B P神经网络建立危险点结构参量到疲劳寿命的网络 映射模 型 。针 对样 本容 量和 隐含 层 节点数进 行 了测试 ， 测试 结 果表 明 ， 样 本 容 量 为 4 O 、 隐含 层 节 点数 为 7时 ， 模 型 估算精度较 高； 液压支架平均寿命估算值 为 3 6 4 5 6次， 与理论值的最大相对误差为 5 ． 2 7 。 关键词 液压 支架；疲劳寿命 ；估算模型 ； 遗传算法；B P神经网络 中图分类 号 T D3 5 5 ． 4 文献 标志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 7 0 2 2 8 1 6 5 4 网络 出版地址 h t t p ／ ／ k n s ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 O 1 7 0 3 0 1 ． 1 5 1 4 ． 0 0 9 ． h t ml Ap p r o x i ma t e e s t i ma t i o n o f f a t i gu e l i f e o f hy d r a u l i c s up p o r t WANG J i n g t a o ， LU J i n g u i ， ZHU Z h e n g q u a n， QI AN Pe n g ， LI N Xi a o c h u a n， WANG Ba n g x i a n g S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d P o we r E n g i n e e r i n g ，Na n j i n g Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y，Na n j i n g 2 1 1 8 1 6 ，C h i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f pr o bl e m t ha t c o nv e nt i on a l l i f e a pp r o x i ma t e a n a l y t i c al me t h o d o f hy dr a u l i c s up po r t ne e d s c y c l i c l o a d i ng a nd a c q ui s i t i o n o f da ng e r ou s p oi nt s wh i c h l e a ds t o i n c r e a s e o f c o m pu t e r l o a d， a l i f e e s t i ma t i o n mo d e l b a s e d o n g e n e t i c a l g o r i t h m a n d BP n e u r a l n e t wo r k wa s p r o p o s e d ．Th e BP n e u r a l n e t wo r k i s o pt i m i z e d by us i ng g l o b a l s e a r c h p e r f or ma nc e o f ge n e t i c a l go r i t hm t o a v o i d f a l l i n g i nt o t he l o c a l m i ni mum p o i n t s ．Th e o p t i mi z e d BP n e u r a l n e t wo r k i s u s e d t o e s t a b l i s h n e t wo r k ma p p i n g mo d e l b e t we e n s t r u c t u r a l p a r a m e t e r s o f t he da ng e r ou s po i n t s a nd f a t i g ue l i f e．The t e s t r e s ul t s o f s a m p l e s i z e a nd nu m b e r o f h i d de n l a y e r n od e s s h ow t h a t t he e s t i m a t i o n a c c ur a c y o f t he mod e l i s hi g h whe n t h e s a mpl e s i z e i s 4 0 a nd t he n u mb e r o f h i d d e n l a y e r n o d e s i s 7 ；t h e a v e r a g e v a l u e o f e s t i ma t e d l i f e o f h y d r a u l i c s u p p o r t i s 3 6 4 5 6 t i me s ， a n d t he max i mum r e l a t i v e e r r or wi t h t he t he or e t i c a l v a l u e i s 5． 2 7 ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c s u p p o r t ；f a t i g u e l i f e ；e s t i ma t i o n mo d e l ；g e n e t i c a l g o r i t h m ；B P n e u r a l n e t wo r k 收稿 日期 2 0 1 6 - 1 0 2 4 ； 修 回日期 2 0 1 7 - 0 1 1 5 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项 目 “ 十二五” 国家科技支撑计划项 目 2 0 1 3 B AF 0 2 B 1 1 。 作者简介 王京涛 1 9 9 0 一 ， 男 ， 山东聊城人 ， 硕士研究生 ， 主要研究 方向为智能算法与近似估算 ， E - ma i l ； 8 2 6 5 0 7 0 2 q q ． c o m。 [7 ] 张翠平， 王铁． 内燃机排放与控制[ M] ． 北京 机械工 业 出版 社 ， 2 0 1 2 ． [8 ] 朱瑞杰． 工作参数和稀释 比对发 动机 排放影响 的试验 研究[ D ] ． 秦皇岛 燕山大学 ， 2 0 1 5 ． [9 ] 郭燕婵． 浅析 防爆 柴 油机 C O、 N 的排 放 [ J ] ． 河 北 煤炭 ， 2 0 0 3 3 3 9 4 1 ． [ 1 O ] 王渊． 矿用防爆柴油机尾气排放优 化措施 l- J ] ． 煤炭 与 化工 ， 2 0 1 6 5 1 4 3 1 4 6 ． [ 1 1 ] 李天鹏． 防爆柴油机进气系统 的 C F D分析 [ D ] ． 太原 太原理 工大学 ， 2 0 1 3 ． [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] 李 志军 ， 孙小 明， 马小强 ， 等． 稀燃 汽油 机运转 工况 对 吸附还原法 降低 N 排放 的影 响[ J ] ． 燃料科 学与 技 术 ， 2 0 0 5， 3 5 4 2 4 4 2 4 6 ． 焦高荣． 防爆柴油机几种典 型故 障的诊断 [ c ] ∥煤 矿 高效、 安全 、 洁净 开 采机 电一 体 化新 技术 研 讨会 ， 珠 海 ， 2 0 0 8 2 2 2 3 ． 马少康 ， 梁涛 ， 苏艳 君 ， 等． 排气 背压对 发动机 性能 影 响的研 究[ J ] ． 小型 内燃机 与车辆 技术 ， 2 0 1 5 ， 4 4 2 】 2 1 5．