旋耕刀表面硬质WC合金涂层的电弧热喷涂工艺研究

目的旋耕刀是重要的农机土壤部件,“表硬芯韧”是制造高性能旋耕刀的关键。尝试利用电弧热喷涂方法在旋耕刀表面直接制备含硬质碳化钨(WC)的合金涂层,以提高其综合力学性能。方法以旋耕刀常用制造材料65Mn为基材,以含WC的合金材料为电极丝材,搭建电弧喷涂实验平台,开展三因素两水平工艺实验。重点探讨喷涂电压、送丝速度、扫描速度对涂层制备的影响。结果所制备的涂层表面光滑、平整,无宏观裂纹或可见缺陷。在喷涂电压30V、送丝速度40mm/s、扫描速度30mm/s时,电弧热喷涂的涂层沉积速率为174.7g/min,其平均硬度可达HRC51,表面粗糙度Ra为2.366μm。扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试结果表明,WC合金涂层具有典型的层状结构,结构均匀致密,涂层与基体之间形成了良好的机械结合。结论在基础工艺研究基础上,成功制备了表面含有硬质WC合金涂层的旋耕刀样件,进一步验证了工艺可行性,为高性能旋耕刀制备提供了新的思路和方法。

多翼离心风机叶片参数优化设计对壁挂式空调新风部件的气动性能研究

随着城市化的发展,舒适健康以及审美需求逐年提升,新风空调的销量越来越大,新风量、新风噪声都越来越受到用户关注,新风带来的困扰越来越凸显。为改善多翼离心风机的气动性能和噪声值,基于CFD数值摸拟与实验测试相结合的方式对单圆弧叶轮进行全参数优化设计。通过响应面设计方法对叶片进口安装角βb_(1)、出口安装角βb_(2)、叶片内径D_(2)、叶片数Z几个参数进行参数化设计。经过多组方案计算,获得叶片参数与风量和功率的关系。研究发现通过调整叶轮参数,改善叶片流道内的流场分布,能够有效提高叶片的做功能力并且降低风机噪声性能。与原型相比,实测同风量噪声降低0.8dB(A),功率降低11.8%。

航空发动机叶片微束等离子堆焊转角焊缝模型研究

航空发动机叶片修复时,将受损部位切除后在新平面上进行多层多道焊接,在焊缝转角区域特别是转角点,因焊接工艺难以匹配导致过多熔滴进入熔池增加了焊缝熔高与熔宽,造成焊缝凸起,影响焊接质量。针对微束等离子焊接叶片转角区域焊缝的这种特征,建立了转角区域焊缝模型。首先利用抛物线曲线拟合建立了单道焊缝模型,并通过实验验证该模型能准确地表征单缝外形轮廓。然后提出了一种双焊缝转角重叠的焊缝成型模型。实验表明,采用该转角焊缝模型能够极大地降低转角区域焊缝的凸起,能满足航空发动机叶片修复精度的要求。

一种新型罗茨真空泵转子型线研究与应用

提出了一种罗茨真空泵三叶直线圆弧型转子型线设计方法,给出了型线方程和针对ZJ-5000型罗茨真空泵转子型线的主要结构参数;对新型罗茨真空泵进行有限元分析,研究了其在不同进气压力下的抽气速率;基于该转子型线进行了实际产品生产,并与双叶转子罗茨泵的抽速和其他性能指标进行了对比。结果表明:新设计的三叶直线圆弧型转子型线具有容积效率高、曲线光滑过度、加工方便、定位准确、工作噪声低的特点,相对于两叶转子,其强度增强,能够承受更大的压差载荷,与传统三叶转子相比抽气效率得到了提高。

基于弧压反馈的叶片微束等离子焊接修复弧长跟踪控制

在损伤航空发动机涡轮叶片微束等离子增材修复过程中,多层堆焊后熔覆层面不平整导致凸起形貌产生,使得待修复表面与熔覆层上表面一致性差。提出一种基于弧压反馈的弧长跟踪控制方法,提高弧长稳定性,以解决上述问题。利用电弧电压信号间接表征电弧弧长,并提出变分模态分解与中位值平均滤波融合算法以去除噪声信号。在此基础上,设计一种变论域模糊PID与PID并联的控制器,调节焊枪的高度以实现弧压稳定,并进行仿真优化。最后搭建弧压采集与弧长控制平台,进行弧压信号去噪实验和表面凸起试片焊接实验。结果表明,此方法能显著提高弧长稳定性,且凸起表面与熔覆层上表面一致性好。

小麦免耕播种机开沟器的设计

针对西南丘陵地区保护性耕作模式下小麦免耕播种机尖角型开沟器易缠草,堵塞,使用寿命短等问题,设计了圆弧刃口型开沟器。该文建立了圆弧刃口型开沟器的几何模型,采用离散元法对圆弧刃口型开沟器的工作阻力进行了分析。试验结果表明:平均开沟宽度为40mm,开沟深度偏差为5mm,玉米根茬的切断率超过86%,土壤扰动为18%～22%。圆弧刃口型开沟器提高了播种机的通过性,开沟破茬效果好,能够满足西南丘陵地区小麦免耕播种的开沟要求。

涡流空气分级机圆弧形叶片转笼的设计

涡流空气分级机分级粒径主要受转笼转速与入口风速匹配关系的影响。入口风速一定时,转笼转速越高,分级粒径越小,但这会造成流场速度分布不均匀,而降低分级精度。利用Fluent软件对具有直叶片转笼结构的涡流空气分级机进行建模和数值模拟,分析转笼内流场特性,针对其流场不均匀及转笼入口冲角大等现象,对转笼叶片的形状及安装角进行改进,提出一种圆弧形叶片转笼的设计方法。通过数值模拟及物料试验对改进结果进行验证,数值模拟结果表明:圆弧形叶片转笼入口冲角减小,流道内流场更加均匀,分级粒径减小。碳酸钙分级试验结果与数值模拟结果吻合:设计工况即入口风速为12 m/s,转笼转速为1 200 r/min时,采用设计的圆弧形叶片转笼在保持分级精度不变的情况下,分级粒径减小了11.5%。

双循环圆液力缓速器叶形设计方法

为提高双循环液力缓速器制动功率密度,对其叶形设计方法开展研究.针对双循环液力缓速器弯叶片叶形结构特点,提出相切圆弧叶形设计法,以叶形包角与工作面圆弧半径为设计变量,建立叶形设计参数化模型.利用试验设计方法对不同叶形参数的双循环液力缓速器弯叶片进行实例设计,并与样机制动性能进行对比.结果表明:样机仿真与试验的制动力矩平均相对误差在5%以内,数值计算方法准确可靠;基于相切圆弧叶形设计法建立的弯叶片制动力矩变化范围较大,通过设定合适的叶形参数,缓速器制动性能可得到有效提高.

基于等距线的叶片截面中弧线计算方法

提出一种基于等距线的叶片截面中弧线提取方法。区别于以往的离散搜索方法,该方法将中弧线提取问题转化为求等距线自交点问题,并提出了相应的逐层细分求交算法和确定其它重要几何参数的方法。与离散搜索的方法相比,这种基于连续模型的方法可以较高的精度提取出中弧线,降低了算法复杂度。

带凸弧的球头铣刀上等螺距刃口曲线

给出了回转铣刀上等螺距刃口曲线设计的通用公式 。

基于中弧线的空心涡轮叶片壁厚计算方法研究

针对高精度复杂空心涡轮叶片壁厚测量问题,提出了一种基于中弧线的壁厚计算方法。通过对空心叶片CT切片数据的处理,建立了相应的点云数据测量模型,并与叶片CAD模型进行配准,实现了各截面数据点的提取与拟合,从而计算出了中弧线;在此基础上,运用UG二次开发平台求出了叶片各点的壁厚。实测结果表明:通过该方法能够精确计算复杂空心涡轮叶片的壁厚,提高空心叶片壁厚精度及其可靠性。

双重螺旋法圆弧刀廓加工齿轮副的齿面啮合特性分析

为了预控双重螺旋法加工齿轮副的啮合特性,研究基于圆弧刀廓的双重螺旋法加工齿轮副齿廓修形对齿面接触性能的影响。首先推导采用圆弧刀廓、双重螺旋法加工的齿面方程,基于Ease-off分析圆弧刀廓加工对齿面失配量的影响;采用有限元法进行加载接触分析,得到不同刀廓加工齿轮副的接触位置及形状、传动误差、接触压力,对比分析不同刀廓加工齿轮副啮合性能对安装误差的敏感性。研究结果表明:圆弧刀廓修形可改善接触区位置和形状,避免边沿接触,减小传动误差,提高传动平稳性;显著降低工作与非工作齿面最大接触应力,以及边沿接触对安装误差的敏感性,有利于提高齿轮副承载性能和磨损寿命。

翼型叶片精确参数化建模的研究及应用

从理论上分析了抛物线、单圆弧和双圆弧型翼型中心线方程,推导并更正了双圆弧中心线翼型的前、后缘方向角的取值规律。阐述了翼型叶片截面的参数化建模方法,利用微分的思想,通过中心线分割点的弧长值求得了对应横坐标,从而获得了更加精确的翼型叶片上、下轮廓控制点坐标参数化计算方法。在此基础上,开发了翼型叶片截面参数化绘图程序,实现了叶型截面的精确自动绘制。

对后向离心风机圆弧叶片的新认识

通常认为圆弧叶片的加工简单,但流动性能差,在后向离心风机已很少应用,但近来发现,有些圆弧叶片能有85%以上的整机全压效率。为此,本文对4个不同型号的后向离心风机采用圆弧叶片和现在常用的等当量扩张角流型叶片进行整机性能数值预估对比,结果表明:上凸圆弧叶片性能良好,但下凹圆弧叶片性能差。

车刀圆弧刃直线化研究

圆弧刃车刀加工时的“包络成形”原理使它被公认为有别于直线刃刀具。本文突破传统思维局限,从理论和技术角度论证了将圆弧刃直线化的可能性和正确性,将圆弧刃刀具和直线刃刀具统一起来,极大地方便了型面成形过程、刀具切痕、仿真算法等方面的研究。

切头飞剪动态特性研究

针对剪刃为圆弧形的特点 ,对剪刃进行了微分处理。并利用弹塑性变形理论推导出了弧形剪刃的剪切力公式 ,同时采用曲线拟合的方法求出十几种钢在不同温度下 ,剪应力和相对切入深度的数值关系 ,用以计算在不同板厚、钢种、切入深度和温度条件下的剪切力 ,进而得出剪切力的变化脉动图。还对切头飞剪在剪切过程中的动能及启动、制动过程中的惯性力进行了定性的分析 。

汽轮机叶片1Cr13钢表面微弧修复的工艺研究

研究3H-ES-6型金属表面强化修复机修复汽轮机叶片1Cr13钢过程中工艺参数对修复效果的影响,并将修复后的试样用200 MAT金相显微镜观察.研究结果表明：用直径2.5mm的ZEA132电极修复叶片1Cr13钢时采用1000 r/min的电极棒自身转速、10 mm/s的电极移动横向速度、电极头10-40 mm的横向摆幅、68 V的修复电压、640 W的功率和300 Hz的频率能取得最佳的修复效果.

叶片参数对导叶式旋风分离管性能的影响

为研究叶片结构参数对导叶式旋风分离管流场分布及分离效率的影响,基于纳维-斯托克斯方程,考虑颗粒与壁面碰撞,采用雷诺应力模型与有限体积法,对旋风分离管流场进行了数值模拟。研究了叶片高度、包弧长与出口角度对旋风分离管流场分布、压降及分离性能的影响规律。结果表明,导叶式旋风分离管外旋流压值较高,内旋流压值较低,呈＂V＂型分布,速度沿径向方向对称,呈驼峰型分布;叶片包弧长和出口角度对旋风分离管流场压力、速度、压降及分离效率影响较大,而叶片高度的影响则相对较小。综合考虑,叶片包弧长应在32-40 mm,叶片出口角度在20°-30°,叶片高度在43.5-47 mm范围内选取。

前向多叶离心式通风机叶型的试验研究

对一种单圆弧叶型多叶风机与 4种双圆弧叶型多叶风机进行了系统性试验研究。

轴流压气机超音叶片新设计技术研究

介绍了一种轴流压气机超音叶片新设计技术 ,即叶型中弧线用任意多段圆弧生成 ,前缘用椭圆弧连接。该方法可以灵活控制叶型中弧线的曲率分布 ,有效控制扩散因子 ,提高气流抗分离的能力。椭圆形的前缘可减弱超音气流在前缘进口区的加速程度 ,降低进口弓形波的强度 ;叶型入口段理想的曲率分布可以合理组织进口激波结构和位置 ,大幅降低激波损失。