HG/T21629中W1型减振支架的设计和模拟分析

规范HG/T21629中W1碟簧减振支架广泛应用于存在振动风险管道的支撑,在实际的静态应力分析过程中,设计人员一般将此类支架在CAESARII中建模为上下压紧的Y型约束和无间隙的导向约束组合,这种组合仅仅考虑了管道以及介质重量的摩擦,忽略了碟簧预紧摩擦力的影响,会对计算结果造成很大的影响。本文主要针对这一问题,讨论如何采用CAESARII中平移双作用双线性支架对W1型碟簧减振支架进行准确模拟,其中,对预紧摩擦力,建议按照动态荷载的大小、碟簧的适用范围以及摩擦系数进行选取,设计说明中应增加对安装的要求,确保预紧力的准确。在实例模拟中,分别采用考虑预紧摩擦力和未考虑预紧摩擦力两种方法进行计算,通过对其荷载和位移进行比较,建议使用W1型减振支架时,要将由于管道热胀对支架产生的摩擦轴向推力作为结构设计荷载予以考虑。

气动夹钳单元压力迟滞分析及设计优化

针对气动夹钳单元在制动阶段和缓解阶段存在压力迟滞问题,选取典型的气动夹钳单元,开展了在25、0、-40、-45℃环境温度下系统的迟滞特性试验,验证了气动夹钳单元在不同环境温度下压力迟滞变化规律。利用一阶线性拟合和二阶多项式拟合方法对试验数据进行分析,结合系统内耗功,提出了在设计阶段更为精确地确定气动夹钳单元气压与输出力值的关系公式。分析了制动缸和气动夹钳系统摩擦内耗所有影响阻力,并开展了部分结构设计优化,为进一步结构优化奠定了理论基础。

单晶金刚石的动态摩擦抛光

在众多单晶金刚石抛光方法中,动态摩擦抛光(DFP)因其具有极高的去除速率而受到广泛关注。研究DFP过程中3种抛光参数(抛光载荷、抛光时间和抛光盘线速率)以及3种夹持方式(粘接式、镶嵌式和卡钳式)对单晶金刚石抛光效果的影响。结果表明:增大抛光载荷、抛光时间和抛光盘线速率,都会导致样品的质量损耗增加和表面粗糙度降低,并提升金刚石(400)面的衍射峰强度。在3种夹持方法中,粘接式夹持的去除速率最快,最高可达25.2 nm/h,镶嵌式夹持最慢,卡钳式夹持介于前二者之间。定义一个抛光评价参量K:K=ΔRa/Δm,即单位材料损耗量下获得的表面粗糙度改善。根据K值的变化,可将DFP过程划分为以“粗糙度改善”为主和以“质量损耗”为主的2个阶段,前者K值高于后者。抛光参数中,增加抛光盘线速率可以单调提高K值,而抛光载荷和抛光时间对K值存在复杂影响。

新型搅拌摩擦焊夹具设计

在搅拌摩擦焊过程中,待焊工件的装夹对焊接质量起着至关重要的作用,常规钻铣床-夹紧块的装夹方式会使工件受力不均,同时也会占用大量的装夹时间,影响焊接效率。设计一种新型夹具,装配在搅拌摩擦焊设备的工作台上,能够显著地减少焊接工件的装夹时间,使工件受力均匀,保证焊接质量,提高焊接效率,为操作人员提供更多的便利。结果表明:所设计的夹具有良好的夹紧效果,为搅拌摩擦焊的夹具选择提供参考。

夹紧力和摩擦系数对旋扣钳上扣的影响

为了研究夹紧力和摩擦系数对旋扣钳上扣过程中钻杆应力分布的影响,采用有限元分析方法对Φ139.7 mm×9.17 mm钻杆进行了非线性问题的弹塑性力学有限元模拟分析,得到上扣过程中钻杆的应力大小及分布规律,最大夹紧力及摩擦系数对钻杆应力的影响。结果表明,旋扣钳上扣过程中钻杆径向单元层的应力值呈现上下波动规律,内外壁的应力大于中间单元层,钻杆的最大应力出现位置和最大应力值是动态变化的,应力危险点转移到了滚轮与钻杆接触位置,最大应力出现位置也由未旋转时的外壁转移到了内壁,且最大应力值有所增加;滚轮旋转一周过程中,钻杆始终呈椭圆形,且钻杆的椭圆度是动态变化的,其值在1%至2.4%之间波动;当夹紧力为150284 N时,滚轮与钻杆接触位置虽有应力集中现象,但最大等效应力尚未超过钻杆材料的屈服强度。经过仿真发现,钻杆的最大夹紧力为190300 N;当夹紧力为150284 N时,改变摩擦系数对钻杆的最大von-Mises应力值有一定影响,当摩擦系数从0.15增加到0.27时,最大vonMises应力值增大,但最大von-Mises应力值的增量不大。

航空快卸卡箍连接结构开裂原因

某航空卡箍连接结构中的燃油分配器主壳体及卡箍发生开裂。采用宏观观察、扫描电镜分析、金相检验及硬度测试等方法对卡箍连接结构开裂的原因进行分析。结果表明:燃油分配器主裂纹起源于安装边R角,呈多源、线源特征,为起始应力较大的双向弯曲疲劳开裂;卡箍发生了起始应力较大的疲劳开裂,裂纹起源于连接环内侧表面,呈多源、线源特征;燃油分配器与卡箍接触面受力不均是其发生早期疲劳开裂的主要原因,结合面挤压摩擦损伤也促进了疲劳裂纹的萌生。

锌铝镁镀层钢丝抗滑移性能测试及螺栓预紧力分析

通过锌铝镁合金镀层钢丝及锌铝合金镀层钢丝主缆的索夹抗滑移试验,测得锌铝镁合金镀层钢丝-索夹界面的摩擦因数为0.26,与锌铝合金镀层钢丝-索夹界面的摩擦因数相差不大,可满足相关规范要求。根据高强度钢丝的泊松比推导了主缆在应力状态下的直径变化,推算出桥面架设过程中索夹螺栓预紧力的衰减。结果表明,主缆轴力的增加对主缆直径的影响较大,会使螺栓预紧力产生约10.5%的衰减。

洪都大桥索夹抗滑试验研究

为了解自锚式悬索桥索夹的实际抗滑性能,以洪都大桥为背景,采用足尺模型试验和实体有限元分析相结合的方法研究自锚式悬索桥索夹螺栓轴力衰减规律、索夹应力分布及抗滑摩阻系数。结果表明:螺栓轴力衰减先快后慢,螺栓最终的有效轴力约为设计轴力的80%;索夹内应力均从加载端到索夹末端逐渐减小,滑移推力工况下索夹最大应力普遍大于设计推力工况下的,在螺栓轴力偏大位置索夹应力也较大,说明索夹内摩阻力沿主缆轴线并非完全呈理想的线性分布;实测索夹抗滑摩阻系数为0.25,比规范建议值0.15偏大,实测值偏安全。建议施工时按先两端后中间且对角施拧的顺序施拧螺栓,控制各螺栓紧固力的一致性,并在关键工况前进行重复施拧。

楔式动力卡盘的静态夹紧力特性研究

为了能够有效地通过增大静态夹紧力来提高动力卡盘的极限转速,保证高速切削过程的安全性,通过理论、仿真和实验相结合的方法,从卡盘的使用参数、结构参数、润滑条件以及强度等方面,对楔式动力卡盘的静态夹紧力特性进行研究。研究表明:楔心套与基爪的润滑条件对静态夹紧力的影响很大;在卡盘相邻2次夹持工件时,增加空行程次数可以有效减轻重复夹紧造成的润滑条件恶化;夹紧效率越高的结构,其静态夹紧力的稳定性越好,即由于润滑条件恶化造成的夹紧力损失越小;综合考虑静态夹紧力的大小和稳定性,楔式动力卡盘的楔角大小最好在10°~20°之间选择;卡盘的最大静态夹紧力由卡盘的强度决定,在生产中应该注意加强基爪楔形齿处的强度。

螺纹紧固件防松性能影响因素研究

主要分析了螺纹联接防松机理,建立了螺纹联接拧紧扭矩和拧松扭矩的计算模型,针对有效力矩型锁紧螺母对计算模型进行了修正,并对修正模型计算的可靠性进行了试验验证。同时研究了初始预紧力、摩擦因数、螺纹旋合长度以及防松方式等因素对螺纹紧固件防松性能的影响,并通过横向振动试验验证了各因素对防松性能的影响程度,为防松螺母的合理选用提供指导。

基于铣削力模型的NOMEX蜂窝固持工艺优化

为了解决蜂窝芯高速铣削加工过程中出现的固持可靠性差以及加工精度与效率低的问题,需要准确建立铣削参数与固持工艺参数之间的关系模型.提出了一种基于磁场和摩擦吸附原理的蜂窝芯固持方法,克服了传统双面胶带固持方法带来的种种弊端.利用有限元模拟试验建立了加工误差、铣削力、固持工艺参数之间的关系模型,并对固持工艺参数进行优化分析.针对薄厚度蜂窝的加工实验结果表明,应用该模型对固持参数进行优化,可减少70%的铁粉填充量,有效地提高了固持率,同时保证了±0.1 mm级的加工精度.

纸基蜂窝芯零件高速铣削固持系统设计

为了提高纸基蜂窝芯零件高速铣削时的加工精度,降低加工成本,提出了两种基于磁场和摩擦吸附固持原理固持平台的设计方案,即采用电磁装置激发磁场和采用永磁材料激发磁场,并进行了加工制造。通过理论分析和计算确定了在给定铣削力的条件下,可靠固持蜂窝芯材料所必需的磁感应强度。利用有限元软件分析了磁极高度、厚度以及磁极间距等结构参数对磁感应强度的影响。利用制造的两套固持平台进行了铣削试验,得到了满意的固持效果。

航空框类零件加工动态夹紧力确定有限元分析

针对目前航空框类零件加工中夹紧力的确定主要凭经验,加工变形难以控制的难题,采用有限元数值计算方法,通过相应模型的建立和求解,揭示摩擦力及切屑去除对夹紧力确定的影响,以降低夹紧力对工件加工变形的影响.在有限元模型中利用生死单元技术模拟切屑去除;用弹簧和阻尼单元表示工件与夹具的接触,确定工件在动态载荷作用下的夹紧力.研究结果表明,随着刀具位置不同,夹具与工件接触处反力也随之发生变化,为保证工件的定位基准及减小工件的变形应根据刀具位置的不同及工件刚度的变化不断调整夹紧力.

重型构件夹持机构驱动力与夹持力关联模型研究

建立了含摩擦转动副大型夹持机构的夹紧力模型,并在此基础上对典型重型夹持机构力的传递进行分析,建立了含摩擦转动副重型夹持机构液压缸输出力(驱动力)与钳口夹持力之间的关联模型,并通过实例计算验证了此模型的准确性,为重型构件夹持系统设计提供了理论依据。

连续管安全夹持摩擦系数允许区间研究

针对连续管作业机在现场作业过程中频繁发生连续管溜管、咬伤等问题,提出摩擦系数区间对连续管安全夹持的影响研究。利用实验研究和数值计算相结合的方法,在不同轴向力和夹紧力工况下,研究摩擦系数对连续管等效应力、等效塑性变形及连续管位移量的影响。以连续管屈服强度和2‰塑性变形为评判依据,得出连续管安全夹持摩擦系数允许区间为0.4~0.6。该研究为连续管安全作业具有一定的指导意义,并为夹持系统设计提供科学依据。

纸基蜂窝零件数控加工装夹系统中填料方法的研究

提出一种基于摩擦吸附原理的装夹定位方法。介绍了装夹定位方法以及填料装置设计、填料高度控制等内容。以某型号飞机方向舵蜂窝零件为例 ,研究了安全填料高度的计算方法。实践表明 ,采用该装夹定位方法 ,可以有效地提高蜂窝零件的加工精度和加工效率。

注入头管块夹持提升系统受力及结构分析

建立了注入头提升油管时的管块夹持模型,利用美国API厚壁筒理论和畸变能密度理论,对其受力进行分析,计算出夹持块对油管的夹紧力和链条对夹持块的临界提升力与当量摩擦系数之间的明确相关关系,得到了增大当量摩擦系数可以提高夹持效果的结论,并分析了当量摩擦系数的合适范围.利用得到的结论,文章研究了增大量摩擦系数的方法,并通过ANSYS有限元分析,得出了具有圆弧形结构、沟槽型夹持面的夹持块夹持效果较好.

内拉式双曲肘机构的机械效率

内拉式双曲肘合模机构由于具有良好的运动特性以及机械效率,而被广泛使用于注塑成型机。考虑了旋转接头处的摩擦作用和曲肘连杆的轴向变形,提出一种新方法计算内拉式双曲肘机构十字头推力。采用C语言编程对该机构的机械效率作了数值分析。

一种多滚轮框架式爬索机器人的设计与分析

在对比分析典型爬杆(索)机器人本体结构爬缆原理优缺点的基础上,提出了一种新的多滚轮框架式爬索机器人结构。该机器人结构通过双头螺杆调整8个呈90°夹角布置圆柱滚轮的间距,获得了比双边弧形轮对抱结构更好的缆索直径适应性。理论推导表明,多滚轮结构的当量摩擦因数不随缆索直径变化而变化,且其当量摩擦因数随夹缆接触角增大而增大,因此其具有比双边弧形轮结构更好的爬缆摩擦能力。通过实物样机试验,验证了该机器人本体结构的优点和具有垂直爬升缆索的能力。

环境介质及表面结构对夹持块摩擦性能的影响

连续管注入头夹持块在使用过程中表面会粘附钻井液、原油和石蜡等井下介质,从而对夹持块摩擦性能造成影响,另外夹持块表面结构形式的不同也会对摩擦性能造成影响。为此,用自行设计的测试设备对夹持块与连续管在不同条件下的当量摩擦因数进行测试及分析。分析结果表明,对于光面夹持块,在无介质条件下,其当量摩擦因数为0.443;原油对当量摩擦因数影响较小,石蜡对夹持块摩擦性能影响最大,其当量摩擦因数下降至0.074;对于无介质环境下的表面刻槽夹持块,齿宽和槽宽越窄,夹持性能越好;在石蜡环境下,23型夹持块有效减少了接触面上的石蜡,摩擦性能大幅度提高。