船用楔形齿桨轴离合器设计与仿真分析

针对船用楔形齿桨轴离合器的参数设计问题,开展了船用楔形齿桨轴离合器设计研究。理论分析了船用楔形齿桨轴离合器自锁所需的临界摩擦因数随楔形齿压力角和楔形角变化的规律,并进行了仿真验证;建立了船用楔形齿桨轴离合器的多体动力学模型,研究了存在对齿误差时的接合过程。结果表明,船用楔形齿桨轴离合器降低了对齿过程的精度需求,在接合对齿过程存在0.4°以内的误差时可以在自身导向作用下完成接合。推导的自锁临界摩擦因数公式可以用来指导船用楔形齿桨轴离合器设计。

基于复数神经网络的双视角视觉转角测量方法

为改善单视觉的转角测量方法容易受到环境或系统随机干扰的不稳定性,提出了一种基于复数神经网络的双视角视觉转角测量方法。人为进行特征提取,并评估其与角度的相关性和单调性来进行特征筛选。为解决0°和360°标签数值差距大对训练结果的影响,将角度用欧拉公式表示,并构建复数输入,复数输出的复数神经网络来进行转角计算。实验结果显示,这种测量方法在测量准度上有显著提升,相比基于深度神经网络的单视角方法,其平均误差降低0.322°,均方根误差降低0.64°,在不同环境测试集上保持高效性能。该模型在保持传统数学模型的约束和稳定性的前提下,充分利用了双视角对于环境干扰的鲁棒性,结合复数神经网络对于角度标签的强大拟合能力,提高了径向视觉角度测量的准确性和稳定性。

基于深度学习的机理模型与数据混合驱动的视觉转角测量方法

为克服基于视觉的转角测量方法容易受到系统干扰的局限性,提出了一种基于深度学习的机理模型和数据混合驱动的视觉转角测量方法。从数学原理上验证了采用等腰三角形作为轴上花纹的合理性和有效性,构建三角花纹转角计算机理数学模型。引入基于YOLOv8的深度学习模型,采用线性组合将两者结合构建成混合转角测量模型。实验结果显示,这种混合模型在测量准度上有显著提升,相比仅用机理模型,其平均误差降低1.125°,均方根误差降低10.05°,在不同环境测试集上仍保持高效性能。该模型充分利用了深度学习模型对图像随机干扰的学习能力,同时保持了数学模型的约束和稳定性,提高了视觉角度测量的准确性,而且增强了其对环境变化以及系统干扰的适应性。

十字轴式万向联轴器疲劳寿命预测

为校核某船舶动力装置联轴器的疲劳寿命指标,通过动力学方法分析联轴器各零部件的载荷特点,甄别易疲劳的零部件和疲劳类型,分别采用名义应力法、经验公式对十字轴和十字轴轴承的疲劳寿命进行预测,并进行对比。结果表明,额定工况下,WL440.5联轴器最先出现的疲劳失效形式为接触疲劳,发生在输出端十字轴轴承,寿命约16700 h,联轴器不发生应力疲劳;联轴器疲劳寿命满足指标要求。

Q690高强钢厚板MAG焊焊接工艺

采用TWE-110K3药芯焊丝对Q690高强钢厚板进行MAG焊工艺研究。通过一系列的焊接性试验数据及组织分析,结果表明,Q690高强钢厚板具有较大的淬硬倾向。只要合理控制焊道间的温度和焊接热输入,可有效防止焊接冷裂纹的产生。焊缝表面成形良好,获得了良好的性能和合理分布的组织,可以满足使用要求。

隔舱密封装置结构设计及性能研究

介绍了一种新型的隔舱密封装置结构与设计原理。通过建立数值仿真模型,对该装置的密封性能进行仿真分析;搭建台架试验,针对隔舱密封装置的性能进行了试验。结果表明,该新型隔舱密封装置具有可靠性高、密封压力大等优点,其各项性能指标均能满足工作需求。

基于SYSWELD的Q690高强钢焊接数值模拟

基于Q690高强钢的焊接工艺,通过SYSWELD对Q690钢MIG对接焊进行了数值模拟,得出了瞬态温度场分布图和特征点的热循环曲线,验证了有限元软件SYSWELD模拟的准确性。在此基础上得到了热影响区的相演变图,证实该焊接工艺是合理的。最后通过计算获得焊后残余应力的分布图,总结相应的残余应力分布规律,为评定和优化焊接工艺提供了理论依据。

焊接顺序对薄壁箱梁变形和残余应力的影响

为了优化起重机用Q345材料薄壁箱梁结构的焊接顺序,采用有限元热弹塑性分析方法对不同焊接顺序的焊接变形和残余应力进行了数值模拟。定量描述了焊接顺序对焊接变形和残余应力的影响。通过对比分析,总结了焊接变形和残余应力的变化规律,提出了薄壁箱梁结构的最优焊接顺序。结果表明,采用同时同方向分段退焊的焊接顺序,并按照图5中方案三或四进行施焊,可有效控制薄壁箱梁结构的焊接变形和残余应力。

基于能量法的残余应力测试

通过对压痕过程进行理论分析,基于能量法研究了残余应力测试原理和方法。通过张量分解,推导了残余应力在压痕过程中所做的功;通过有限元分析,总结了残余应力对压痕过程的影响;根据功与能量的关系,建立了压痕功与残余应力之间的解析模型,并推导了残余应力求解公式。结果表明:残余应力对压痕加载的初始阶段影响很大,但对加载的后半阶段和卸载过程的影响很小,可忽略不计,并且拉应力对压痕过程的影响明显大于压应力,可以认为压痕在加载过程中是一个弹塑性的变形过程,而在卸载过程中是弹性变形过程;试验证明了所建立的残余应力模型求解的残余应力是准确可靠的,可以用于残余应力的测试。

瓦面进油对推力轴承承载能力的影响分析

基于FLUENT软件建立了推力轴承瓦面进油的CFD分析模型,分析了瓦面进油槽压力、位置以及宽度对推力轴承承载能力的影响规律。研究表明,合理的瓦面进油设计有利于提高推力轴承的承载能力。当进油槽压力达到一定数值后对油膜压力具有积极的增压作用;进油槽位置应靠近推力瓦入油边侧;进油槽宽度对承载能力的影响很小。研制了采用瓦面进油的某型重载推力轴承装置,开展了性能试验和1100 h长跑试验,为推力轴承润滑系统的设计提供了参考。

大转矩万向联轴器叉头和十字轴结构强度仿真分析与验证

探寻了一种适用于大转矩万向联轴器叉头和十字轴的结构强度仿真分析方法,总结了对叉头和十字轴强度仿真结果的影响因素。研究表明:采用装配组件方法求解精度较高,但计算成本也相对较高;采用独立零件方法求解效率较高,最大应力位置基本一致,但求解精度较低,仅用于初步分析。研制了大转矩万向联轴器叉头关节组件并开展了静扭试验,验证了叉头和十字轴强度仿真方法的准确性,为大转矩万向联轴器叉头和十字轴的设计和优化提供了参考。

可倾瓦推力轴承承载能力分析

本文以我所自主研制的TQ900J型重载推力轴承为研究对象,建立了可倾瓦推力轴承的数学模型,以MATLAB软件为平台编写了推力轴承的计算程序,并以此预测了推力轴承的承载能力。研究表明:随着轴承推力增大,最大油膜压力和摩擦功耗增大,最小油膜厚度减小;随着轴承转速提高,最小油膜厚度和摩擦功耗增大;随着瓦块倾角增大,最大油膜压力呈现先增大后减小趋势,高压区域向着瓦块出油边移动。由此搭建了TQ900J型推力轴承试验台,开展了推力轴承性能试验,验证了该型轴承的承载能力,这为重载推力轴承的设计提供了参考。

基于粒子群算法的万向联轴器叉头结构优化设计

为提高船用万向联轴器的承载能力,以某型号船用十字轴式万向联轴器叉头为研究对象,基于Abaqus软件建立合理的叉头仿真分析流程。综合考虑原有产品工艺、结构及装配关系,简化叉头结构并建立了叉头数学模型。设计了一种基于粒子群算法的叉头尺寸优化方法,并运用Python语言编写Abaqus脚本完成了叉头参数化建模及其算法优化。基于该优化设计方法,研制了新型万向联轴器叉头,并进行了传动性能试验。结果表明运用该方法能有效提高叉头承载能力,为类似产品的结构优化设计提供了新的思路。

岸边集装箱起重机司机操作意图识别方法研究

以港口岸边集装箱起重机装卸操作过程为研究背景,基于隐马尔科夫模型(HMM),建立双层HMM模型,运用修改后的Forward-Backward算法,计算操作层各个HMM模型的似然度,选择似然度最大的模型作为操作行为的识别结果,组成观察序列串后,送入意图层HMM模型集,进行桥吊司机操作意图的识别。最后,采用Matlab环境实现HMM模型,通过现场统计确定案例基础数据,验证了模型的有效性。结果表明,该模型可准确识别岸边集装箱起重机司机的操作意图,对于研究港口机械智能辅助驾驶系统具有一定的意义。

基于分治法的重载万向联轴器叉头型线优化

建立了万向联轴器叉头的型线优化模型,基于分治法提出了一种针对叉头型线的优化策略,总结了6个设计变量对叉头最大应力的影响规律。研究表明,叉头圆弧槽和肩台的结构参数变化对叉头最大应力的影响显著,在设计时应当重点关注。开展了叉头型线优化的案例分析,在保持回转直径不变的前提下,有效降低了叉头的最大应力,提高了传扭能力。研制了目前国内船用传扭能力最大的某型重载万向联轴器,并开展了性能试验,为重载万向联轴器叉头的型线设计和优化提供了参考。

船用万向联轴器滚子型线设计及试验验证

建立了某型船用万向联轴器的多体动力学分析模型,直观反映了十字轴承滚子的接触力分布情况,仿真结果符合十字轴承的损伤规律。在此基础上,开展了十字轴承滚子型线的设计研究,研究表明:采用凸度型线的滚子能有效改善滚子边缘效应,降低十字轴承的接触应力峰值水平,有效延长船用万向联轴器的使用寿命。研制了船用万向联轴器试验样机,开展了900小时对比运转试验,验证了凸度滚子型线设计的合理性和有效性,使得船用万向联轴器的使用寿命提高了20%以上,研究结果可为船用万向联轴器的设计提供参考。

高功率密度船用永磁推力轴承及承载特性研究

针对船舶推进系统动力装备的迫切应用需求,提出了一种多层嵌套型船用永磁推力轴承,基于ANSYS Workbench对其承载特性进行了研究。结果表明:多层嵌套型永磁推力轴承具有较高的磁场利用率,能够解决现有永磁推力轴承轴向位移大、结构尺寸大、承载能力弱等突出问题。探索了一种八层嵌套五极交叉堆叠的磁路结构,并采用了模块化的结构设计思想,设计了1 000 kN级船用永磁推力轴承,为高功率密度船用永磁推力轴承设计提供了参考。

推力轴承瓦面造型对承载性能影响的分析与验证

本文基于数值计算软件MATLAB,建立了推力轴承瓦面造型承载性能的分析方法,分析对比了六种瓦面造型的承载性能。定量描述了结构参数对承载性能的影响,并获得了结构参数的最优值。开展对比试验,建立了以推力瓦温度作为评价指标的试验方法,验证了推力瓦的承载性能。结果表明,取最优结构参数的斜面平台瓦具有较优的综合承载性能,并且利于工业生产。这为推力轴承瓦面造型的优化设计提供了依据,对于大功率推力轴承的结构优化具有一定的借鉴作用。

一种液力偶合器用大流量换向阀结构优化设计

以液力偶合器用大流量换向阀为研究对象,建立大流量换向阀CFD分析模型,对大流量换向阀进行改进性设计。研究表明:流道截面确定的情况下,流道内最高流速由工作流量决定。随着流量的增大,流道内整体流速及最高压力呈线性增加趋势;结构优化后,局部通流截面得到过渡,流速有效降低,耗散及滞止效应缓和,阀体整体通流性能得到增强。设计制造出大流量换向阀样件,并开展了型式试验,为液力偶合器用大流量换向阀的设计提供了参考。

船用大比压自润滑中间轴承研究

主要针对船用大比压自润滑中间轴承开展研究,设计合理的轴瓦、甩油盘、冷却器、观察窗、油尺等结构,开展了油膜分析、功率损失计算、冷却性能分析、倾斜摇摆分析,综合评估了船用大比压自润滑中间轴承的润滑性能。基于研究成果,研制了某型船用大比压自润滑中间轴承样机,开展了动态运转试验、最低稳定转速试验、高温环境试验,为船用大比压自润滑中间轴承及类似轴承的设计及润滑性能分析提供了参考。