超高速激光熔覆影响细长活塞杆弯曲变形的仿真分析与试验

目的针对细长活塞杆在超高速激光熔覆过程中产生变形的问题,开展热-结构耦合的数值模拟和试验研究。方法采用高斯热源和单向耦合方式,建立细长活塞杆超高速激光熔覆的热-结构耦合仿真分析模型,探讨活塞杆在不同功率和扫描速度下瞬态温度和应力分布的演化过程。构建超高速激光熔覆细长活塞杆变形的试验测试方案,提出9组激光熔覆工况参数,并将试验测试结果与有限元仿真进行对比。结果在激光功率相同时,熔池形貌随扫描速度的增大而发生变化,其等温线呈现彗星状,活塞杆表面上的温度变化曲线要经历3个峰值,然后冷却至室温,最后趋于稳定。熔池区域的等效应力值最大,且会随激光光源的轴向移动而发生演化,而涂层与基体结合界面处的等效应力在极短时间内会经历先升后降的多次循环,然后趋于稳定。沿活塞杆轴向的等效应力呈现两端高、中间低且顶尖端最大的趋势,等效应力值均随激光功率的增加而增大,其应力差值与活塞杆的变形量相对应。当功率为3500 W、扫描速度为25 m/min时,应力差值最小,且变形量也最小。结论热应力是引起活塞杆轴向应力分布变化的主要影响因素,轴向等效应力的差值决定着活塞杆变形量的大小,所得结论可为细长轴类零件表面处理的超高速激光熔覆工艺参数选取提供指导。

活塞杆贯通式抗蛇行减振器在铁道车辆上的适应性研究

活塞杆贯通式抗蛇行减振器因活塞杆在活塞上下工作腔所占的截面积相等,且活塞上拉伸阻尼阀、压缩阻尼阀参数一致,因此在拉伸和压缩行程中工作腔内的油液通过阻尼阀的流量相等,从而产生相等的阻尼力,使之具有高度对称的动、静态性能,可以弥补双油路抗蛇行减振器静态性能对称性差、单油路抗蛇行减振器动态性能对称性差的不足。首先,基于活塞杆贯通式、双油路和单油路抗蛇行减振器的工作原理和结构参数,建立3种抗蛇行减振器的数值仿真模型;然后,通过减振器性能试验对模型进行验证,对比研究3种抗蛇行减振器仿真下的动、静态性能对称性;最后,利用Simulink将车辆模型和抗蛇行减振器模型进行动力学联合仿真,对比研究小锥度曲线工况下安装活塞杆贯通式和双油路抗蛇行减振器的铁道车辆的曲线稳定性以及大锥度直线工况下安装活塞杆贯通式和单油路抗蛇行减振器的铁道车辆的直线稳定性。研究结果表明:活塞杆贯通式抗蛇行减振器动、静态性能对称性都优异,且都好于双油路和单油路抗蛇行减振器;小锥度曲线工况下,相比于双油路抗蛇行减振器,安装活塞杆贯通式抗蛇行减振器可以提高车辆的非线性临界速度,进一步抑制转向架1.2 Hz左右的摇头振动,提高车辆的曲线稳定性;大锥度直线工况下,相比于单油路抗蛇行减振器,安装活塞杆贯通式抗蛇行减振器可以提高车辆的非线性临界速度,进一步显著抑制转向架8 Hz以下的摇头振动,提高车辆的直线稳定性。研究结果为活塞杆贯通式抗蛇行减振器在铁道车辆上的适应性优势提供理论依据。

高速激光熔覆马氏体不锈钢涂层与电镀层性能对比与研究

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性能测试,探讨了涂层失效行为及其应用工况。结果表明:XG-1、XG-2涂层微观组织致密且均匀,平均显微硬度为720.5 HV、653 HV;电镀硬铬涂层分布孔隙和裂纹等缺陷,自腐蚀电流密度为10.45μA/cm^(2),耐腐蚀性能最差;三种磨损形式下电镀硬铬涂层均发生了开裂及剥落,高速激光熔覆涂层表现出更优异的耐磨性能,适用于活塞杆易拉伤、外界富集硬质颗粒污染物、大侧向载荷等液压缸服役工况。

汽车减振器活塞杆疲劳断裂失效分析

活塞杆出现疲劳断裂失效会降低汽车运行的平稳性,严重影响汽车行驶的安全性,因此对汽车减振器活塞杆疲劳断裂失效进行分析至关重要。利用光谱仪分析减振器活塞杆试件的化学成分,通过显微镜检测活塞杆表面的粗糙程度。对汽车减振器活塞杆疲劳断裂的形貌进行宏观、微观分析以及剖面金相分析,测试了减振器活塞杆的显微硬度、残余应力和气体氢含量。观察宏观形貌发现试件具有一定的脆性开裂特征。微观分析的能量谱表明试件中的Cr、Fe元素含量较高,导致试件表面脆性大,微观状态下呈现出二次裂纹。试件的剖面金相结构并无明显缺陷、主要区域的显微硬度满足要求,二者对疲劳断裂产生的影响较小。试件在淬火初期产生的残余应力偏高,近表面附近的气体氢含量明显高于心部位置。因此说明汽车减振器活塞杆出现疲劳断裂主要是由活塞杆表面脆性大、氢含量高和淬火裂纹引起的。

基于ANSYS Workbench活塞杆跳动故障分析

通过建立曲柄连杆机构故障模型和气缸压力模型,研究活塞与气缸内壁摩擦,利用有限元分析软件ANSYS对活塞杆进行耦合瞬态动力学分析。结果显示,当活塞杆受到跳动或振动的力量作用时,会产生应力。应力的大小与跳动量成正比,即跳动量越大,活塞杆的振动幅度就越大,应力也相应增加。在0℃~50℃的范围内,活塞杆表现良好;在低温-20℃~0℃和高温100℃~150℃时,活塞杆的应力变化出现剧烈波动。此外,可以观察到在活塞杆-活塞接头处,圆角处及活塞杆-十字头衔接处应力集中现象显著,容易出现断裂风险。研究结果为活塞杆的故障诊断和自愈调控提供了有价值的参考,为进一步提高往复式压缩机的可靠性和稳定性奠定了基础。

加氢裂化新氢压缩机一级活塞杆断裂原因

某石化企业加氢裂化新氢压缩机一级活塞杆发生断裂事故。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对活塞杆断裂原因进行分析。结果表明:活塞杆断裂性质属于疲劳断裂,断裂的主要原因是一级气缸或中体已发生下沉,造成气缸与中体同轴度偏离;次要原因是该活塞杆材料的强度和冲击性能偏低,硬度偏高,缩短了活塞杆的疲劳寿命。

弧形闸门液压启闭活塞杆与开度耦合控制分析

液压启闭机启闭弧形闸门在现代水利工程中得到广泛应用。如何精准控制闸门开度是曲线型堰顶工程的一个重要问题。液压启闭机的工作原理是把活塞杆的伸长缩短直线运动转换为弧形闸门启闭的圆周运动。活塞杆的直线运动、弧形闸门的圆周运动和闸门开度形成耦合关系。把三者的坐标转换为同一坐标系,建立活塞杆的运动方程,找到连接各系统的耦合目标值,再通过数值分析,解析出活塞杆的伸缩长度与闸门开度的耦合关系,就可以通过控制液压启闭机活塞杆长度,精准控制闸门开度。

基于有限元的行程可调液压油缸活塞杆断裂力学性能测试

设计基于有限元的行程可调液压油缸活塞杆断裂力学性能测试方法。以行程可调液压油缸断裂的活塞杆为研究对象,采用有限元分析软件构建液压油缸活塞杆有限元模型。从宏观形貌、拉伸性能、硬度及粗糙度等方面,测试了行程可调液压油缸活塞杆的断裂力学性能。结果表明:经过拉伸和硬度测试发现,试件的弹塑性较差;粗糙度变大是导致行程可调液压油缸活塞杆发生断裂的主要原因;断裂试件的纵向残余应力变化较大,断裂后为504 MPa。

连接梁断裂失效分析

为探究某型航空发动机收扩喷口作动筒活塞杆端连接梁的断裂原因,结合断口,对装配过程、服役状态进行分析。结果表明:故障连接梁材质未见异常,其断裂模式为过载断裂。同时,发现与梁连接的作动筒外加螺母保险锁紧不佳,发生周向松动,导致衬筒内壁与活塞出现异常偏磨。综合分析表明:故障件活塞与衬筒发生异常偏磨引起活塞杆运动卡滞,故障组件外放喷口时活塞杆无法收缩,与之相连的梁中部因受到异常大的应力而发生断裂。

基于MOMEDA与LMD的往复压缩机活塞杆沉降信号故障特征提取方法研究

针对传统经验模态分解(EMD)等方法在当前往复压缩机活塞杆故障诊断中故障特征提取能力不足的问题,本文通过电涡流传感器获得往复压缩机活塞杆的沉降信号,利用多点最优最小熵解卷积算法(MOMEDA)对信号周期进行自适应调整去干扰处理,再对其进行局部均值分解(LMD),得到信号所对应的多个乘积函数(PF)分量的特征参数因子,包括偏度系数gi、峭度系数qi和总能量比Ei/E。对比活塞杆正常和故障状态(支撑环磨损、紧固元件松动和早期裂纹)下的特征参数变化,结果显示:在活塞杆支撑环磨损情况下,g1和q3的值将分别达到-0.02和1.60,与正常值相差3~5倍;活塞杆紧固原件松动情况下,g1,g3,q1,q3均会出现大幅度偏差,甚至呈现出超过正常值10倍以上的差距;活塞杆早期裂纹情况下,低阶分量g4和q4会出现一些变化,分别达到-1.30和1.60;MOMEDA与LMD相结合的方法,能够准确、有效地对往复压缩机活塞杆沉降信号进行判断,相比于传统的EMD信号分析方法,该方法在活塞杆故障诊断领域展现出更高的实用性。

液压作动器关键部件摩擦磨损性能分析

为了探究不同润滑状态下,液压作动器关键部件材料和表面处理技术的选择对摩擦磨损性能的影响,在干摩擦、乏油润滑以及充分供油润滑3种润滑状态下,分别对活塞-液压缸内壁与活塞杆-端盖2种应用工况开展正交摩擦试验。通过测试不同对摩副的摩擦因数、磨损量以及磨损前后表面形貌的变化,分析润滑状态对2种应用工况磨损性能的影响。受导向带的表面织构及碳化钨自润滑性能的影响,在干摩擦与乏油润滑状态下,活塞-液压缸配伍界面采用40Cr-导向带对摩副、活塞杆-端盖配伍界面采用碳化钨-导向带对摩副时的摩擦因数较低;而在充分供油润滑条件下,由于接触界面之间会形成油膜,使得摩擦磨损趋势与上述结果相反,活塞-液压缸配伍界面采用Cu-40Cr对摩副、活塞杆-端盖配伍界面采用Cu-碳化钨对摩副时的摩擦因数较低。

汽车减振器活塞杆断裂原因

某型汽车减振器活塞杆在进行弯曲试验时发生异常断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜和能谱分析、金相检验、硬度测试等方法对其断裂原因进行分析。结果表明:活塞杆在镀铬工艺中吸入了氢元素,经除氢处理后未充分逸出,氢元素在高频淬火区的夹杂物处聚集,形成氢致裂纹,在弯曲应力的作用下,裂纹不断扩展,最终导致活塞杆发生脆性断裂。

大型挖掘机斗杆液压缸活塞杆断裂分析与改善

大型挖掘机斗杆液压缸在使用过程中发生活塞杆断裂,通过对工况的分析,断口的宏观、微观分析,化学成分分析,力学性能分析,金相组织、硬度分析,缓冲压力测试,得出:破碎锤某特殊工况的斗杆液压缸缓冲压力远高于平常配置铲斗的缓冲压力,在高缓冲压力的冲击下,应力相对较高的螺纹起始牙位置冲击出微裂纹,继而裂纹扩展到整个活塞杆横截面,最终发生杆断裂。分析得出:通过改善破碎锤工况的缓冲压力,可以有效解决此活塞杆断裂,为后续大型挖掘机液压缸设计测试提供了借鉴与参考。

驱动机构活塞杆断裂分析及工艺优化

针对某次翼片展开试验中驱动机构活塞杆出现断裂的情况,对活塞杆逐步进行了实验检测、仿真复现、工艺分析及优化验证,明确了活塞杠发生断裂的原因。结果表明,断裂是由于40Cr热处理工艺不到位导致了活塞杆心部与表面硬度差距过大,从而导致实际强度不足,在高应力冲击下活塞杆最薄弱位置发生了拉伸断裂。对产品工艺、检验方法进行优化改进,采用亚温淬火工艺进行热处理,可有效解决该问题。

带深孔活塞杆的整体防护方法研究

为提高带深孔活塞杆的深孔防腐性及外表面耐磨、耐蚀性,以27SiMn为基体制备了活塞杆试样,分别进行QPQ处理、化学镀镍磷合金处理、化学镀镍磷合金套镀硬铬处理、电镀铜及化学镀镍磷合金套镀硬铬处理,检测了各种镀层的硬度、耐蚀性及结合力。结果表明,带深孔活塞杆经电镀铜及化学镀镍磷合金套镀硬铬复合处理后,镀层结合力优良,不仅能提高细长深孔的防腐性,又能提高活塞杆外表面的耐磨及耐蚀性,可解决带深孔活塞杆的整体防护问题。

某型飞机前起落架支柱压缩量异常故障分析及预防措施

针对某型飞机前起落架外场装机调试定油工作中前起落架支柱压缩量异常的质量问题,采用排除法分析故障原因。通过工作原理分析和故障再现验证分析的准确性和可靠性,确定了故障主要原因并提出了控制措施,为飞机前起落架支柱压缩量异常故障诊断和修理提供参考依据。

活塞杆电镀后表面缺陷原因分析

针对非调钢活塞杆电镀后表面缺陷,通过宏观、金相、扫描电镜等分析,发现表面缺陷为磨削工序中的铁屑经超声碱洗未清除,电镀后与基体结合力不良,在抛光工序中镀层脱落形成的镀层起皮缺陷。在活塞杆电镀前加强表面清洗、表面检查,对表面存在的氧化皮、粘附异物进行清理和去除,可有效减少活塞杆表面镀层起皮缺陷。

某600 MW机组亚临界高压调门卡涩问题

汽轮机调门卡涩问题时常发生,通过一起汽轮机的调门卡涩问题进行全面分析,通过分析、检查、试验和解体检查查找问题原因,并研究解决调门卡涩问题,重点探讨了问题产生的原因与解决方法,希望为其他汽轮机专业工作提供一定的帮助,为其他电厂提供借鉴经验。

重整增压氢压缩机GB302D活塞杆断裂原因分析及对策

针对重整氢压缩机活塞杆断裂的情况,分析其断裂原因,提出改进措施,对比改造前后压缩机组运行可靠性,说明压缩机活塞杆的改造取得了较好效果。

液压油缸等离子弧表面淬火工艺

液压油缸作为液压机的液压执行元件,通过往复运动,输出压力和速度。因此其柱塞杆、活塞杆既要具备表面高硬度、耐磨性和疲劳极限,还要求心部具备高强度、韧性和塑性。为了满足柱塞杆、活塞杆技术性能要求,需对其外圆表面进行淬火处理。为此,改变常规采用的感应加热表面淬火工艺,率先采用等离子弧表面淬火工艺,在卧式车床上对大直径油缸柱塞杆、活塞杆进行表面淬火,取得了满意的效果。