大功率风电轴承技术进展

面向国家“双碳”战略,风电装备向更大功率方向迅速发展,也对大功率风电装备中不同类型和系列的滚动轴承提出了大型化、长寿命、高可靠性、智能化和高效运行等更高的技术要求。本文评述大功率风电轴承技术发展的现状、趋势和关键内容,涉及轴承数字化设计、材料与热处理、高性能制造、智能装配、检验测试与试验、智能运维等多个方面,以期为大功率风电轴承产业发展提供参考。

基于刚度等效与实体混合的三排圆柱滚子轴承力学模型与修形设计

三排圆柱滚子轴承具有尺寸大,套圈变形大,滚子多,转速低等特点,需要综合考虑套圈变形以及复杂接触进行轴承接触力学特性分析与修形设计来提高轴承疲劳寿命。针对三排圆柱滚子轴承接触对数量多,计算量大等问题,考虑大型套圈变形提出了基于刚度等效与实体混合的三排圆柱滚子轴承力学模型,其中内、外圈采用有限元,与滚子接触采用非线性弹簧模型与实体有限元模型混合方式,并通过实例将等效模型与整体有限元模型、接触有限元子模型进行对比分析,结果表明:等效模型与整体有限元模型滚子法向接触载荷计算误差在7%以内,且计算效率大幅提升。基于等效模型开展滚子修形设计研究,主推滚子的最优修形方式为对数修形,最优对数修形量范围为0.09~0.13 mm,并且第1列主推滚子的修形量应大于第2列主推滚子。

我国悬臂式掘进机的发展趋势

介绍了国内掘进机的应用及发展情况,指出掘进机发展中存在和遇到的各种问题;结合掘进机现状及现阶段新技术的发展和应用,论述了掘进机技术改进革新和掘进机的发展趋势。

硬岩掘进机截割升降回路液压冲击控制方法的研究

介绍了某型硬岩掘进机截割升降液压回路的工作原理,利用AMESim软件建立了该系统的仿真模型,通过模型仿真和试验分析,得到了截割升降油缸无杆腔内液压冲击是平衡溢流阀组密封损坏的根本原因,并提出了密封损坏的解决方案。

悬臂式掘进机转向半径的分析研究

基于现有的履带转向半径计算公式,综合考虑了悬臂式掘进机外形尺寸、截割臂水平摆动、履带转向半径对悬臂式掘进机转向半径的影响,提出了新型悬臂式掘进机转向半径计算模型,并进行了履带转向半径以及截割臂水平摆角对悬臂式掘进机转向半径的影响分析,得出履带转向半径以及截割臂水平摆角对悬臂式掘进机转向半径影响规律,从而为悬臂式掘进机设计及转向性能评价提供了参考依据。

悬臂式掘进机通过性能研究

悬臂式掘进机通过性能作为整机关键性能之一,影响着其在巷道中运输、行走及使用,因此研究悬臂式掘进机通过性能有着重要意义。分析了悬臂式掘进机通过性影响因素,提出了悬臂式掘进机几何参数通过性的6项指标,同时论述了悬臂式掘进机的支承与牵引通过性,为悬臂式掘进机通过性能评价提供了参考依据。

基于显示动力学模拟的草莓冲击碰撞损伤分析

目的:解决加工过程草莓在冲击作用下易损伤引起品质下降的问题。方法:利用显示动力学模拟方法研究草莓碰撞过程冲击能损耗、内部应力及冲击损伤间的关系,采用响应面法分析碰撞参数对冲击损伤程度及敏感性的影响。结果:草莓碰撞钢板23 ms时,草莓的损伤体积比(7.83%)达到最大,同时冲击能损耗值(95.60 mJ)和内部应力(0.2384 MPa)均达到最大值;碰撞模拟结果误差均<5.0%,仿真方法可靠。结论:碰撞过程冲击能的变化引起草莓内部应力动态响应,从而决定了冲击损伤程度;果实损伤敏感性的影响因素为接触材料>冲击速度>碰撞角度。

基于跌落碰撞试验的草莓冲击损伤特性分析

针对草莓在采摘及加工过程受碰撞作用易产生冲击损伤而导致不合格品的问题,本文以跌落高度和接触材料为试验因素,以草莓跌落碰撞条件下的冲击能损耗值、损伤体积作为果实冲击损伤的评价指标,采用跌落碰撞试验和高速摄像方法,记录草莓跌落碰撞过程的运动信息,计算碰撞冲击能损耗值、损伤体积,研究采摘及加工中的碰撞因素对草莓冲击损伤特性的影响。研究结果表明:跌落高度、接触材料与冲击能损耗值及损伤之间呈显著相关;接触材料对冲击能损耗及损伤影响程度最大,跌落高度对其影响程度次之;接触材料缓冲性能增加时,冲击能损耗值及损伤显著减小,呈负相关,而跌落高度增加,呈正相关。本研究为草莓采摘及加工装备的防损、减损设计提供指导。

两种悬臂式掘进机的对比研究

根据两种悬臂式掘进机-纵轴式和横轴式掘进机自有的结构特点,分别从截割机构、截割原理、截割方式、截割性能、装载与粉尘产生等几方面对纵轴式和横轴式掘进机进行了对比分析;两种掘进机各具优缺点,对掘进机的研发设计和煤矿选型等方面具有一定的参考价值。

变工况下风电齿轮箱轴承动力学特性研究

轴承是风电机组齿轮箱的核心零部件,具有高转速、且转速和载荷随风速不断变化的特点,这些特点影响着轴承的动力学特性。本文针对风速变化引起的风电齿轮箱轴承动力学问题,建立了考虑轴承刚柔耦合的动力学模型,开展了变工况下轴承动力学特性研究,获得变速、变载条件下轴承保持架运动、应力等动态性能的变化规律。结果表明:转速和载荷的波动均会影响轴承保持架应力状态及其位移;转速和载荷的突然波动使保持架应力和位移增加。本文的研究为风电齿轮箱轴承动力学特性研究提供了数据支持。

鼠笼局部断裂的刚度特性及其转子动力学特性分析

本文针对带有局部断裂的鼠笼刚度特性以及其支承的转子系统动力学特性开展研究.首先基于力学分析推导了鼠笼局部断裂刚度理论计算公式.其次,基于带有局部断裂的鼠笼有限元模型进行其刚度计算,并采用最小二乘法对有限元刚度计算结果进行分析,提出了鼠笼局部断裂后的拟合经验刚度公式,通过对比分析得出局部断裂对鼠笼刚度特性的影响.最后,建立带有鼠笼局部断裂的两支点弹性支承转子系统的动力学模型,并仿真获得了带有鼠笼局部断裂转子系统的固有特性和振动响应的变化规律.结果表明:鼠笼局部断裂导致其刚度下降以及支承刚度不对称,引起转子系统临界转速下降,且水平、垂直振动有差异,轴心轨迹呈椭圆形.

保持架间隙对角接触球轴承保持架磨损的影响研究

保持架间隙是滚动轴承重要的结构参数之一,直接影响着保持架受力和运动,进一步影响保持架的磨损甚至轴承的寿命。在分析轴承保持架间隙与受力关系的基础上,定性分析间隙对保持架磨损的影响;在搭建滚动轴承试验器上开展了保持架间隙对角接触球轴承保持架磨损影响的试验研究;在相同试验条件下对采用不同引导间隙和兜孔间隙保持架的被试轴承进行试验,分析了保持架和钢球表面形貌磨损特征,对比不同保持架间隙(引导间隙、兜孔间隙)条件下保持架与钢球的磨损程度,获得保持架间隙对角接触球轴承保持架磨损的影响规律。试验结果表明,保持架间隙明显影响着保持架兜孔、引导面的磨损,增加引导间隙及兜孔间隙可以降低保持架引导面的磨损;研究成果为保持架间隙的设计与优化提供了理论参考和试验依据。

弹支-刚性转子系统过共振瞬态响应特性研究

针对结合弹支-刚性转子系统的动力学特点,利用Lagrange能量法建立了考虑变速特性的转子系统瞬态响应动力学方程,模型中区别考虑了非旋转阻尼和旋转阻尼的影响.采用精细积分算法计算获得过临界区的转子瞬态响应特性,进一步对比分析了角加速度和阻尼特性对转子系统瞬态振动响应幅频特性和相频特性的影响规律.研究结果表明:变转速引起系统的刚度矩阵变化并产生附件的激励力;瞬态过共振响应幅值明显小于稳态响应幅值,且过共振越快速、阻尼越大时系统瞬态振动响应幅值越小.针对过瞬态相频特性,在临界转速附近出现一个新的相位角(加速过共振小于90°),此相位不受角加速度值和旋转阻尼比的影响,但随着非旋转阻尼比的增大呈增大趋势.

大型滚动轴承故障诊断及寿命评估技术进展

大型滚动轴承整体结构尺寸大,普遍存在偏载、变载、润滑不良等复杂工况,其力学特性、故障模式以及寿命等具有特殊性。从大型滚动轴承结构和工况特点出发,评述了轴承结构力学分析、测试与监测、故障模式、寿命与故障剩余寿命等方面的代表性研究成果,进而探讨了大型滚动轴承这几方面内容后续研究的具体思路。

保持架间隙对角接触球轴承振动特性的影响

以角接触球轴承为研究对象,分析了保持架的受力情况,给出峭度系数的概念,并搭建轴承试验台分析不同引导间隙、兜孔间隙下轴承振动峭度的变化。结果表明:随保持架引导间隙增大,峭度系数减小,保持架运行稳定性越好;随保持架兜孔间隙增大,峭度系数增大,保持架运行稳定性越差。

双列圆锥滚子轴承支承的车辆驱动桥主减速器轴系固有特性分析

车辆驱动桥主动轴采用双列圆锥滚子轴承的支承结构将引起轴系固有特性发生变化,基于赫兹接触及有限元理论建立了双列圆锥滚子轴承刚度模型及支承轴系动力学模型,对比分析了支承结构改变前后的轴系固有特性及轴向载荷对轴系固有特性的影响。分析结果表明:采用双列圆锥滚子轴承支承结构后,减速器主动轴的轴系固有频率较原支承结构有所减小;随着轴向载荷增加,轴承径向刚度增大,进而导致轴系固有频率增大。

大轴重铁路货车轴承保持架动力学特性分析

基于ADAMS建立大轴重铁路货车轴承动力学模型,分析保持架的动力学特性,研究轴承转速、载荷对大轴重铁路货车轴承保持架动力学特性的影响。结果表明:轴承两列保持架运动及接触载荷相差不大;随转速增大,轴承保持架运动及接触载荷幅值明显增大;径向载荷对保持架运动及接触载荷无明显影响。

双列圆锥滚子轴承内圈端面间隙偏差对其力学特性的影响

双列圆锥滚子轴承的内圈为分体式结构,其设计加工过程中,两内圈尺寸必然存在偏差,其端面间隙偏差大小将直接影响轴承内部接触的力学性能和刚度特性,但影响规律尚不明确。本文建立考虑内圈端面间隙的双列圆锥滚子轴承有限元模型,开展不同载荷工况下内圈端面间隙对轴承内部接触与刚度特性影响研究,获得内圈端面间隙偏差对轴承接触应力和刚度的影响规律。研究表明:内圈端面间隙变化会引起双列圆锥滚子轴承力学特性的改变,需要对间隙偏差进行控制;随着内圈间隙增加,双列圆锥滚子轴承的滚子与滚道间接触应力增大,两内圈端面之间的应力减小,轴承刚度增加;当间隙增加到一定值后,轴承内部接触力学特性以及轴承刚度变化将不明显,以此作为间隙偏差控制范围。

基于Fluent的水射流式鱼去鳞仿真分析

针对鱼类原料水射流式去鳞设备射流参数不合理、准确性差、去鳞效率低下等问题,本文建立了鲤鱼模型并利用Fluent软件对水射流式鱼体去鳞进行了仿真模拟,建立了鱼体去鳞的力学性能评判指标,分析了射流压力、射流靶距和射流入射角的变化对鱼体去鳞的力学性能评判指标影响趋势,结果表明,在试验给定射流参数范围内,当射流压力9 MPa,射流入射角20˚,射流靶距100 mm,此时受力均匀性、有效打击比和最大打击力最优,为鱼类原料水射流式去鳞设备提供理论方法和技术支持。

掘进机液压系统中柱塞泵壳体温升的试验分析

针对隧道掘进机液压系统中三联柱塞泵壳体温度存在明显差异的问题,首先分析轴向柱塞泵的生热机制,并对三联泵中不同排量的轴向柱塞泵进行了壳体温升、泄油压力及泄油流量的空载试验。试验结果表明:排量为145、260 mL/r的轴向柱塞泵,其壳体中部温度最高,是滑靴副、柱塞副、配流副、柱塞泵搅动总功率损失所致;带离心加注泵的柱塞泵,通过将泵送的多余油液经壳体流回油箱,可显著降低柱塞泵壳体温度,降温可达11℃。