面对面角接触球轴承装置热力耦合仿真分析

在研究轴承时为了方便计算简化模型,一般将组合装置中的两个轴承简化成一个轴承进行分析,这样会带来一定的误差,因此这里分析了面对面球轴承组合装置中两个轴承的热特性耦合。这里首先分析了角接触球轴承的摩擦力矩,根据混合润滑机理,考虑了混合热阻影响,计算了轴承在发生摩擦时生成的热量,通过ANSYS的APDL命令流将进行参数化建模,建立了面对面轴承组合装置仿真模型,再利用APDL命令流循环计算出组合装置不同时刻下的温度场和在不同时刻温度场下的热膨胀诱导的力,从而分析出组合装置中的两个轴承预紧力和发热量的时变耦合特性。实验结果表明,这里模型与实验数据吻合,验证了本模型的正确性。

书夹型钢-混组合结构在桥梁加宽中的应用研究

为避免桥梁加宽时下部结构拓宽,减少新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,提出一种以钢结构立柱及护栏、书夹式钢板、高强度螺栓为主要构件,超高性能混凝土(UHPC)为铺装层的书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽。为评估该组合结构在运营条件下的安全性,以厦门官浔溪大桥加宽工程为背景,通过实桥现场静载试验研究水平荷载作用下书夹型钢-混组合结构的力学性能,并与数值仿真结果进行对比,验证试验结果的可靠性。结果表明:实测结果与数值仿真结果吻合良好;书夹型钢-混组合结构关键部位荷载~位移曲线、荷载~应力曲线呈线性变化,钢结构最大拉应力约为材料屈服强度的75%,整体结构处于弹性工作阶段;螺栓预紧力有效减少了高强度螺栓的直剪作用,降低了剪切疲劳破坏风险;采用书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽可有效避免下部结构拓宽,改善新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,具有较好的加宽效果。

基于预应力场分布的锚杆支护参数设计

为优化隧道施工预应力锚杆支护参数,通过模型试验与数值模拟相结合的方法研究Ⅳ级围岩条件下锚杆支护参数对预应力场分布的影响。结果表明:预紧力对锚杆预应力场的影响显著,预紧力越大,预应力场分布范围越大,锚杆主动支护作用越好;锚固长度过长会减小预应力场分布范围,锚固长度过短则不利于形成连续的压应力区,建议锚固长度取锚杆长度的30%~50%;锚杆间距越小预应力场叠加效应越明显,锚杆间距过小时在锚杆末端会出现拉应力区,建议锚杆间距取锚杆长度的42%。

高端航天器连接状态检测技术研究进展

航天飞行器向高性能发展是目前的主流需求,而连接状态退化是高端航天飞器高性能运行的“潜在威胁”,连接状态检测技术是保障航天器高性能运行的“监护保险”。综述了高端航天器连接状态检测技术的最新研究进展,旨在保障航天器的高性能运行与安全性。首先阐述了航天器连接状态检测的重要性,指出其作为确保航天飞行器高效运行的关键“保障措施”,接着从螺栓预紧力检测和接触界面状态检测两个方面,详细分析了国内外在该领域的研究现状与方法,揭示了高端航天器连接状态检测技术理论与方法所面对的挑战,并探讨了应对这些挑战的解决途径和发展趋势。为航天器连接状态检测技术的进一步发展提供了理论基础与实践指导。

多试件垫片加速寿命试验装置试验垫片预紧应力误差分析

垫片是螺栓法兰连接系统的核心部件,对垫片寿命进行预测可提高连接系统的可靠性,而减小垫片寿命评价装置试验误差则可提高垫片寿命预测的准确性。以柔性石墨缠绕垫为例,研究多试件垫片加速寿命试验装置的法兰和垫片厚度偏差、加载的同轴度偏差和垫片安装偏差对垫片上应力分布的影响,得到在不同温度和预紧应力下的载荷比,确定试验装置所允许的最大偏差;揭示温度和预紧应力大小对试验垫片预紧应力误差的影响,提出控制预紧应力误差的方法。结果表明:预紧应力误差都随着温度的升高而减小;法兰和垫片厚度偏差引起的预紧应力误差随着预紧应力增大而减小;试验装置加载的同轴度偏差和垫片安装偏差引起的试验垫片的预紧应力误差随着预紧应力增大而增大。以试验垫片预紧应力误差1%为指标,得到法兰和垫片之间的厚度偏差应控制在-0.02~0.005 mm之间,试验装置加载的同轴度偏差应不大于0.33 mm,试验垫片的安装偏差应不大于1.24 mm。对于其他种类垫片,也可以通过提出的方法确定法兰和垫片之间的厚度偏差、试验装置加载的同轴度偏差、试验垫片的安装偏差的范围。

基于有限元分析的壳体平面铣削加工质量改善

在工程机械加工制造过程中,铸造壳体类零件常因形状不规则、结构复杂、加工面积较大等原因,存在加工难度高、平面度等表面质量难以保证,合格率不稳定等问题。为了有效提升加工效率,降低生产成本,本文基于实际的加工条件和环境,以壳体平面铣削加工为研究对象,采用有限元分析方法,对铣削力进行了计算,进而对壳体变形量进行了分析。针对最大变形位置,结合已成熟的装夹方法,在工件薄壁处采用反向预紧支撑方式,有效改善了大批量生产加工中壳体加工平面度质量问题。

沸腾床加氢装置用球阀的优化设计及应用

影响沸腾床加氢装置球阀长期安全有效运行的原因主要有开关动作卡涩、开关不到位、球体与阀座流道口被冲蚀等,结合现役球阀的应用工况,通过流体仿真分析以及密封面耐磨冲蚀综合试验,运用理论分析和有限元软件,实现球阀的优化设计,同时对阀门的应用情况进行了解析,给出了球阀安装调试的注意事项,能更好地满足工况条件和使用要求。

排气歧管紧固螺栓失效分析与设计改进

某发动机的排气歧管紧固螺栓在耐久试验中出现失效。本文采用不同试验手段,从产品性能、预紧力校核、装配工艺等角度,对失效件进行了详细分析,认定是其预紧力过小而导致出现疲劳断裂。另外,在分析过程中还发现了设计上的诸多问题,如材料选择不当、产品摩擦系数未作规定等。通过有针对性的改进,重新交样于客户。经反馈,耐久试验顺利通过。

基于非接触式测量技术的高强螺栓预紧力检测方法研究

为了研究非接触式测量技术检测高强螺栓预紧力的可行性,以8.8级M16高强螺栓为研究对象,采用有限元软件对高强螺栓施加预紧力进行了模拟,分析了不同螺栓预紧力下螺帽表面应变分布。通过电阻应变片检测试验测量了高强螺栓施加预紧力过程中的螺帽表面应变,将测量结果与模拟结果进行对比,验证了有限元模拟的正确性和螺栓预紧力与螺帽表面应变之间的线性关系。采用三维数字图像相关法检测了高强螺栓预紧力施加过程中的螺帽表面应变,并与有限元分析结果进行了对比。最后,采用正态分布完全样本可靠度置信下限计算方法得到了20%失效概率、50%置信度下的8.8级M16高强螺栓螺帽表面应变检测目标值。结果表明:采用三维数字图像相关法通过检测螺帽表面应变从而确定高强螺栓预紧力理论上是可行的。

拧紧工艺对压气机轴端预紧力的影响研究

增压器是一种高速旋转机械,工作环境十分复杂。在装配过程中,压气机轴端螺母的拧紧工艺会影响所获得预紧力的均匀程度,如果轴端螺母松动,会导致增压器故障。针对这一问题,首先,采用压气机轴端螺母预紧力范围评价模型,结合压气机热力计算结果,确定预紧力范围;然后,根据设计值确定扭矩法及扭矩-转角法拧紧试验规范;最后,基于自主开发的紧固试验装置,开展压气机轴端连接结构模拟样件拧紧试验,研究了不同拧紧工艺对轴端预紧力的影响。结果表明:保证压气机轴端结构正常工作所需轴端预紧力范围为18.16~31.03 kN;采用扭矩-转角法拧紧得到的预紧力标准差约为扭矩法的25%,使用扭矩-转角法有利于降低预紧力分散程度,且采用扭矩-转角法拧紧更接近设计中值,有利于提高预紧力控制精度。

可缩性U型钢拱架卡缆节点力学特性试验研究

针对深部巷道可缩性U型钢拱架易在卡缆节点处产生破坏的问题,以U29型钢拱架卡缆节点为研究对象,建立承载力二次预紧提升率评价指标,通过室内试验和数值试验对影响卡缆节点承载力的初始扭矩、搭接长度和二次预紧等因素进行研究。试验结果表明:初始扭矩和搭接长度是影响拱架节点承载能力的主要因素;同时对节点施加二次预紧,能够有效提高拱架节点的承载能力,当初始预紧扭矩为150 N·m、搭接长度为500 mm时,二次预紧后承载力可提高35.30%;当初始扭矩大于160 N·m时,二次预紧的提升效果将不再明显;搭接长度小于400 mm时,试件在受力后期会因变形过大无法起到有效约束作用。

固体发动机振动试验典型工况下的螺栓连接计算模型及验证

固体发动机振动试验卧式工况下,连接振动试验工装的螺栓主要承受横向振动载荷而难免出现松动现象。为解决这一影响试验有效性的工艺问题,采用斜面滑块模型分析螺栓松动机理,并通过电磁振动台在固体发动机振动试验典型卧式工况下进行试验验证,给出常用的M16螺栓的连接安装预紧力与试验横向载荷幅值的建议比值。研究结果表明,固体发动机振动试验典型卧式工况下,要保证发动机在振动试验过程中(通常不超过10 min)的螺栓连接可靠,螺栓连接安装预紧力与横向振动载荷幅值的建议比值为12。该研究结果可为固体发动机振动试验工装设计过程中螺栓孔径大小及数量的选取提供参考,为试验工艺技术改进提供支撑。

高速角接触球轴承性能仿真及应用研究

为了在轴承使用前分析研判其在特定工况下的承载工作能力,基于某型高速角接触球轴承的特定工况,分别从急加减速过程、非稳态工作时润滑状态、保持架动态特性和强度、最佳预紧力等4个方面开展仿真研究,针对出现的影响轴承稳定工作的现象进行分析,对该型轴承的实际工程使用给出了合理化建议。

煤柱回收工作面巷道围岩控制技术

为提高煤炭资源回收率、减少煤炭资源的损失浪费、延长煤矿的生产服务年限,南庄公司采取了大巷煤柱回收技术实践,通过高强度高预紧力锚杆支护技术实现了对破碎巷道的有效支护,围岩层次注浆技术实现了对巷道围岩的整体性加固,以上两项技术的应用使得煤柱工作面巷道得到有效控制,保障了煤柱的安全回采。

基于AMESim的闭式柱塞泵补油阀特性分析

补油阀作为闭式柱塞泵补油泵的定压阀,其工作性能将直接关系到闭式柱塞泵、补油泵及系统的安全性与可靠性。基于某型闭式柱塞泵所用补油阀的结构与原理,对其主要结构参数进行初步理论计算;然后以AMESim软件为仿真平台,建立补油阀的仿真模型,对其阻尼等效直径、调压弹簧预紧力、调压弹簧刚度等重要结构参数进行特性影响分析。为补油阀的后续参数优化提供理论指导。研究工作具有一定的理论意义和工程实用价值。

动车组受电弓布置准则及连接强度研究

受电弓作为动车组高压供电系统中的关键部件,其布置方式将影响弓网关系协调、受流稳定和减阻降噪等性能,动车组高速运行时,受电弓与支持绝缘子的连接强度将承受到严峻的考验。文章对动车组受电弓的布置准则进行了分析和总结,包括受电弓的间距、定位、开闭口和高度,为动车组受电弓的集成方案设计提供了有效参考。通过分析受电弓在动车组高速运行中各工况下的受力情况,计算了受电弓与支持绝缘子连接螺栓的极限载荷和最小预紧力,然后结合最小预紧力和工作拉力进一步校核了螺栓强度,证明了所用螺栓规格符合使用要求。根据连接螺栓的工作拉力和许用应力,计算了连接螺栓的最大预紧力,并确定了合理的拧紧扭矩,为受电弓与支持绝缘子连接螺栓的选型和扭矩取值提供了正确指导。

螺纹拧紧扭矩与转角关系研究及应用

针对工程实际中广泛采用的螺纹紧固联接结构紧固力矩设计困难的问题,结合预紧力与紧固力矩关系,设计典型结构开展了不同长度螺钉、不同材质连接工件的扭力试验,获取了设计结构下的屈服扭矩、失效扭矩、失效转角等重要数据。根据屈服扭矩和螺钉力学性能,获取了螺钉与典型表面处理后工件接触支撑面摩擦系数,此试验方法可实现螺纹紧固联接结构的快速设计,提高设计效率和实现工程应用。

包带式星箭锁紧装置预紧力加载一致性试验研究

包带式星箭锁紧装置作为典型的星箭对接分离机构在航天领域应用广泛,某型包带式星箭锁紧装置要求两包带施加预紧力后的伸长量相差应不大于2 mm,预紧力相差不大于0.5 kN。通过工艺试验对专用加力设备在空载状态及带载状态加力一致性进行研究,通过调节液压泵打压速度和流量分配器开度,控制施加预紧力后的两包带伸长量相差在0.5 mm以内,摸清了包带预紧力加载一致性的工艺控制要素及参数。

不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用

为研究不同锚固长度对巷道围岩的控制效果,从理论方面推导了锚杆应力分布规律,建立了不同锚固长度下巷道围岩力学分析模型,考虑分析了锚杆直径、围岩强度参数、锚固长度、预紧力、布设间距等影响因素,给出了巷道锚杆支护设计的工程建议措施,并通过开展现场试验验证了本文理论研究成果的正确性。研究表明:锚杆受力主要集中在锚固段端头1/3范围内,且沿长度方向杆体剪应力与轴力不断递减;在软岩中更利于锚杆锚固作用的发挥;施加高预紧力,并留设一定的自由段长度,有利于锚杆预紧力在围岩中扩散,可形成有效的锚固围岩承载结构,充分发挥杆体支护潜力;当锚杆布设间距较大时,可通过提高预紧力、适当减少锚固长度来增加预紧力对围岩的控制效果。

螺栓连接对结构模态及传递特性影响研究

针对螺栓刚度及预紧力对装配体模态、传递函数影响较大而在设备装配中因处理困难常被忽略问题,利用有限元计算、试验结合对比方法分析、研究。用ANSYS软件预应力模态分析及谐响应分析对装配体进行仿真计算;对三种刚度螺栓分别施加相同预紧力,对钢制螺栓施加六组不同预紧力进行试验;分析对比计算值与试验值误差。结果表明,忽略接触阻尼的计算值与试验值存在最大误差约15%;同一预紧力时,随螺栓刚度的提高固有频率呈增大趋势,各阶频率的最大变形量随之增大;随预紧力的增大,结构传递函数趋于明朗化。