考虑过盈配合的抗侧滚扭杆寿命预测

抗侧滚扭杆用于提供限制车辆侧滚角度的侧滚力矩,可以提升列车运行的平稳性和安全性。文章以某型动车组用抗侧滚扭杆为研究对象,在考虑抗侧滚扭杆的扭杆轴与扭转臂过盈配合的前提下,基于FKM准则对抗侧滚扭杆进行静强度和疲劳寿命评估。结果表明,该抗侧滚扭杆在极限载荷和疲劳载荷工况下的利用度均小于1,同时满足静强度要求和疲劳寿命要求。

转向架外侧定位抗侧滚扭杆结构强度评估方法

[目的]为了对轨道交通列车外侧支撑抗侧滚装置扭杆轴的扭转刚度和扭杆轴强度进行求解,提出一种引入变形协调条件的扭杆轴解析分析方法。[方法]以外侧支撑抗侧滚扭杆装置的1/2扭杆轴为例,根据其受力状态和载荷分布,利用结构的对称性及承担反对称工作载荷的特点,引入结构变形协调条件,求解一次超静定系统的未知力和力矩,获得扭杆轴的剪力和弯矩分布,并推导出抗侧滚扭杆装置扭转刚度和强度的计算公式。以52CrMoV4弹簧钢制造的外侧支撑抗侧滚扭杆装置为例,对比分析了外侧支撑扭杆轴的解析解法计算结果和有限元模型的计算结果。[结果及结论]所提解析解法能够较为便捷地确定扭杆轴不同截面位置的工作应力水平和应力状态,为确定扭杆轴的截面几何参数、不同危险截面的等效应力计算方法和扭杆轴的疲劳失效机理分析提供了理论基础。与有限元法相比,所提解析法具有计算原理简单、计算速度快等优点。

四辊轧机工作辊辊颈端部铸接修复部位寿命评估

轧辊作为带钢生产轧机的核心部件,其消耗对生产成本有重要影响。随着钢铁企业竞争加剧导致的降本增效需求逐步提高,轧辊再制造循环利用得到逐步推广。大型轧机大尺寸轧辊工作层消耗后改造用于小轧机为其中主要方式之一;对于局部尺寸尤其是辊肩尺寸不足的轧辊通常采用铸接方式加长以满足进一步使用的需求;铸接再制造后轧辊的使用寿命成为保障安全生产的关键。针对上述问题,在轧辊铸接部位取样开展了疲劳性能测试,同时选用扭转疲劳模型在证明计算精度的基础上,结合基于现场生产数据建立的载荷谱,对工作辊修复后的辊颈进行了寿命预测,预期服役寿命满足现场对修复后轧辊的性能需求,可为现场轧辊安全使用维护制度建立提供理论支撑。

多干扰源下热轧机主传动系统扭振问题研究

热轧机是铜板带行业中必不可少的设备。为促进铜板带行业的发展,以热轧机为主要研究对象,首先介绍热轧机主传动系统的主要装置,其次分析主传动系统中易产生的扭转振动(以下简称扭振)问题,最后提出多干扰源影响下,热轧机主传动系统扭振问题的有效解决措施。本研究旨在为热轧机主传动系统的运行效果的改善提供可借鉴的经验和思路。

抗侧滚扭杆极限镦粗比仿真分析及应用

以抗侧滚扭杆为研究对象,使用Simufact软件建立三维热力耦合工艺链仿真模型,获得了扭杆闭式镦粗工艺与开式镦粗工艺极限镦粗比规律;针对文中扭杆镦粗工艺提出变截面模具改进方案并进行仿真与试制验证。结果表明,极限镦粗比规律对提高扭杆镦粗工艺的质量给发挥了很大作用,避免镦粗失稳,并指导模具优化设计,降低生产成本。

某型市域车转向架抗侧滚扭杆结构设计与试验验证

针对某型市域车转向架的输入要求,设计开发了一款抗侧滚扭杆产品,扭杆与扭臂采用过盈配合结构。通过理论计算,得到该过盈配合能够传递的最小力矩为17.76kN·m,防滑安全系数为2.89;通过有限元分析计算,得到该扭杆侧滚刚度为3.2495 MN·m/rad,扭杆最大应力为674.3 MPa,扭臂最大应力为309.5 MPa,最小疲劳强度因子FOS为1.719。样品通过了刚度、静强度和疲劳试验。理论与试验均证明,该抗侧滚扭杆满足功能和强度要求。

基于耦合反步法的轧机垂扭耦合振动控制策略研究

针对轧机机电液垂扭耦合系统存在耦合振动问题,提出一种基于耦合反步法的轧机垂扭耦合振动抑制控制策略.首先考虑轧机传动系统、液压系统与辊系机械间的相互影响,根据动力学定理,建立轧机机电液垂扭耦合振动数学模型.其次考虑到轧机耦合垂振系统和耦合扭振系统间存在状态耦合关系,利用耦合反步法,解决了振动控制器设计中存在的相互嵌套问题.针对耦合系统输出性能受限问题,借助于障碍李雅普诺夫函数方法,同时利用神经网络来逼近未知非线性函数,设计自适应神经网络振动抑制控制策略.基于李雅普诺夫稳定理论严格证明了本文设计的控制方法能够保证系统输出满足所要求的暂稳态性能指标.最后,根据650 mm轧机的实际数据进行仿真,验证了本文设计控制策略的有效性与优越性.

小规格H型钢粗轧扭转影响因素分析

针对小规格H型钢粗轧过程中轧件出现扭转变形问题,以某钢厂小H型钢粗轧工艺参数为参考,利用Marc/superform有限元软件对粗轧轧制阶段进行模拟,分析轧件产生扭转变形的原因以及工艺因素对轧件扭转变形的影响规律。结果表明:小型H型钢粗轧过程轧辊轴向错位或来料偏扭都会引起轧件的扭转;减小孔型侧壁斜度对抑制轧件扭转程度作用明显;扩大槽底圆角能够增大翼缘外端部与圆角处接触面积,对轧件扭转起到一定的限制作用。文中孔型系统下V2,V5压下量比值越大轧件扭转越严重,立轧道次压下量比值控制在1.1~1.5范围更有利于提升轧制稳定性。

棉纺精梳机分离罗拉伺服驱动系统动力学分析

为了分析计算单眼棉纺精梳机分离罗拉伺服驱动电机的输出转矩,基于弹性力学理论建立了后分离胶辊和分离罗拉的动力学模型,得出了分离罗拉总驱动力矩在一个工作周期内的变化规律。运用等效动力学方法建立了分离罗拉伺服驱动轮系的动力学模型,得到了伺服电机输出转矩在一个工作周期内的变化规律及伺服电机输出最大转矩和平均转矩。分析及计算结果表明:在单眼棉纺精梳机工作速度400钳次/min时,一个工作周期内伺服电机的输出转矩最大值为13.8 N·m,均值为3.6 N·m;在伺服电机输出转矩最大值中,分离罗拉驱动力矩占比为56.0%,电机转子惯性力矩占比为20.3%,过桥齿轮惯性力矩占比为18.0%。在ZGFA600型单眼棉纺精梳机上,在工作速度400钳次/min时,实测分离罗拉伺服驱动电机的实际最大输出转矩及实际平均转矩略大于理论计算值。

纵-扭复合超声对滚齿面强化机理及表面特性研究

为了强化齿面,提高齿轮表面的使役性能,使用一种新的纵-扭复合强化加工方法对齿轮进行强化。首先,基于赫兹接触理论和齿轮啮合理论,建立了纵-扭超声滚压齿面等效应力的理论模型;其次采用有限元仿真技术对该加工方式进行了模拟;最后利用已经搭建好的试验平台进行了一系列的纵-扭超声对滚齿面强化试验。通过对比仿真与理论结果对比,施加纵-扭超声后可以有效的提高接触应力,中有无超声振动接触应力提高约1.7倍~2倍,致使齿轮表面材料发生屈服进而完成。试验结果进一步表明纵-扭超声滚强化压改善了齿面的表面特性。当施加纵-扭复合超声振动时,齿面残余应力随阻尼力矩增大而增加,沿齿廓方向残余应力呈现先增大后减小趋势,在节圆处残余应力值最大。齿面的显微硬度HV1.0数值沿齿廓呈现时变特性,超声滚压强化加工可以改善齿面表面形貌。与传统滚压相比,超声滚压强化后表面峰谷间距加宽,粗糙度降幅可达45%~55%。因此,纵-扭超声对滚强化加工可以实现齿面强化、改善齿面特性,提高残余压应力和显微硬度、降低表面粗糙度并提高齿面质量。

冷轧机抗扰动振动控制调控约束优化分析

冷轧机是冶金板材成形领域重要的设备之一,其在运行过程中产生的扭振问题对冶金板材的质量控制影响很大,为此开展了基于系统性能调控约束(PPC)的冷轧机振动控制优化分析。在建立冷轧机抗扰动振动控制系统模型的基础上,开展工况仿真分析。研究结果表明:在外部扰动情况下,没有PPC约束的自适应控制器出现了大幅振荡,设置PPC约束后达到了更优收敛状态,系统呈现稳定运行状态,该研究只需设置合适的性能域便能够使系统达到理想控制状态,简化了控制器操作性能。

机翼扭转和副翼偏转横滚操纵比较研究

机翼扭转和经典副翼后缘偏转都是未来可能的智能机翼横滚操纵方案。采用Fluent仿真软件对扭转式机翼与经典副翼构型机翼进行了对比研究,主要分析两者在升阻性能、横滚操纵力矩、压力分布等方面的差异和特征规律,得到了扭转变形机翼相对副翼舵面的横滚操纵当量作用和气动优势。所设计的机翼方案由于扭转式机翼横滚操纵的机翼变形连续性以及所需扭转角度较小,易于保持流场的附着和稳定,所以达到相同横滚力矩系数,扭转式机翼所需扭转角度为副翼偏转角度的30%~50%左右,并且升阻比显著优于副翼式机翼,而且随着操纵角度增大优势更加明显,在大舵角操纵时扭转式机翼升阻比超过副翼式机翼约一倍。

纵-扭谐振超声滚压系统设计与试验

为实现6061铝合金高效优质表面强化,采用有限元仿真法优化设计了阶梯型纵-扭谐动变幅杆,设计、制造了一套纵-扭超声滚压试验装置。纵-扭谐动通过检测变幅杆输出端纵向、扭转两个方向的振幅间接验证。进行超声滚压试验,结果表明:相比普通滚压加工,纵-扭谐振超声滚压过试件表层显微硬度最高提高了41%;在所选参数范围内出现随着静压力增大表面显微硬度整体呈现局部变化整体增大趋势,随着转速增加呈现局部变化整体减小的趋势,随着进给量的增大先增大后减小的现象;相比普通滚压加工,纵-扭谐振超声滚压过的工件表面组织更细密光滑,滚痕由于扭振的高频反复挤压明显减少,形貌得到了较大改善,从而证明纵-扭超声滚压加工能更有效的实现6061铝合金的强化处理。

抗侧滚扭杆装置安装螺栓防松优化措施

抗侧滚扭杆装置广泛应用于城市轨道车辆中,其安装在车体与构架之间,有效提升了整车的抗侧滚性能。针对抗侧滚扭杆装置扭杆与构架连接螺栓松动问题,结合普查结果及现场安装过程,找到螺栓松动原因,并通过试验方法,优化防松措施,基本解决了此位置螺栓松动的问题。

汽车铰链热轧扭转变形的有限元分析

针对型钢铰链在热轧过程中常见的扭转缺陷,建立了轧件轧制过程的有限元模型,并采用正交试验分析了轧辊直径、电机转速和孔型偏转角对轧件扭转变形的影响。结果表明:随着轧辊直径的增加,扭转角逐渐增大;随着电机转速的增大,扭转角先增大后减小;随着孔型偏转角的增大,扭转角先增大后逐渐减小,在孔型偏转角为7.6°时达到最大。孔型偏转角对扭转变形的影响较大。通过回归模型求得,在轧辊直径为369 mm、电机转速为675 r/min、孔型偏转角为13.13°的工艺参数条件下轧件的扭转角最小,并采用轧制试验验证了模型的准确性。

纵扭超声滚压6061铝合金的表面粗糙度与微观形貌

为探索提高铝合金表面加工质量的方法,将二维纵、扭超声引入常规滚压中,形成一种新的加工技术。首先使用理论和仿真结合的方法设计制造纵、扭超声变幅杆并验证;然后将换能器、变幅杆、工具头和超声波发生器集成得到二维超声滚压加工装置。以棒料铝合金6061为毛坯进行正交超声滚压试验,结果表明:超声滚压得到的工件表面粗糙度值相比较常规滚压最高减小了53.7%,并且其表面微观形貌更好;随着静压力增大表面粗糙度值呈现增大趋势,随着转速增大表面粗糙度值呈现总体增加趋势,随着进给量增大表面粗糙度值呈现总体减小趋势。

冶金板材冷轧机传动系统振动自适应调控优化

针对轧机运行阶段发生的扭振问题,建立一种基于系统性能调控约束(PPC)的冷轧机振动自适应控制优化方法。选择Matlab软件对上述内容开展仿真测试,确定了本次构建的控制器满足有效性和优越性标准。研究结果表明:未设置PPC约束控制器形成了明显超调,测试0.4 s后达到了稳定的系统运行状态;自适应控制器中对性能域设置了约束,有效控制系统超调量并在更短时间内完成调节过程,使系统达到更高稳定性。该研究有助于提高冶金领域板材成形效率,具有很高的应用推广价值。

基于ABAQUS子模型算法的花键连接抗侧滚扭杆有限元分析

采用ABAQUS软件模拟计算了花键连接抗侧滚扭杆的受力情况。计算结果与试验结果对比表明此方法正确可靠。采用子模型的方法进一步得到花键的局部应力分布,结果表明简化整体模型的接触关系可以降低仿真分析的计算花费,提高分析效率,且子模型方法解决了网格数量太大、计算时间长以及收敛性差的问题。计算结果可为疲劳分析提供有力支持,并为扭杆系统疲劳失效模式提取提供一定帮助。

基于FKM准则的抗侧滚扭杆疲劳强度分析

介绍了强度评定准则FKM的主要内容,引用FKM局部应力法对抗侧滚扭杆的疲劳强度进行评定,并与Fe-safe的疲劳强度评定结果进行对比。对比结果表明:两者的评定结果一致且FKM准则更加保守,抗侧滚扭杆的疲劳强度满足使用要求。由FKM准则得出的扭杆各应力分量疲劳损伤度表明:扭杆剪切应力对扭杆的疲劳损伤最大,弯曲正应力次之。

CRH6型城际动车组抗侧滚扭杆装置的研制

介绍了抗侧滚扭杆装置工作原理,从抗侧滚扭杆设计方案、受力分析、刚度计算、强度分析等方面阐述CRH6型城际动车组抗侧滚扭杆装置。试验结果表明:该型抗侧滚扭杆装置的结构、刚度、强度及制造工艺等完全满足CRH6型城际动车组抗侧滚扭杆的运用要求,经过1000万次疲劳试验,该装置未发生任何问题。