具有圆度误差的径向金属密封接触应力研究

由于加工圆度误差的影响,井下流量控制阀径向金属密封接触应力分布不均匀,从而影响密封性能。利用有限元方法研究具有圆度误差的径向金属密封唇部接触应力分布,并分析圆度误差对径向金属密封接触应力的影响;基于有限元分析结果提出径向金属密封接触应力分布的理论解析式,并进行误差分析。具有圆度误差的径向金属密封唇部接触应力分布的理论解与数值解相符,各参数引起的最大接触应力的平均相对误差约为10%。根据具有圆度误差的径向金属密封副接触应力的分布规律,提出合理的过盈量函数,修正了径向金属密封轴对称结构的悬臂梁模型的接触应力理论关系式,得出了圆度误差下的径向金属密封接触应力分布规律。研究结果为井下流量控制阀径向金属密封的设计提供了理论指导。

圆柱滚子轴承滚子对数修形优化研究

为了提高轴承的疲劳寿命,采用Romax Designer工程分析软件,在充分考虑径向游隙和内外圈相对倾斜量(影响轴承寿命的主要因素)对修形效果影响的基础上,对某大兆瓦风电机组齿轮箱输出轴轴承进行了对数修形优化分析。首先,对国际标准ISO/TS 16281寿命计算方法进行了简要分析;然后,对不同径向游隙情况下对数修形的效果进行了分析;最后,对不同内外圈相对倾斜量情况下对数修形的效果进行了分析。研究结果表明:以轴承最大接触应力最小为优化目标和以国际标准ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的轴承对数修形,其最佳修形量不同,相应的ISO/TS 16281寿命有很大不同;在该轴承的具体条件下,以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命比以最大接触应力最小为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命长2.39%~10.63%;以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命比未修形的ISO/TS 16281寿命长111.47%~1054.88%,建议以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标对轴承进行修形优化设计。该研究结果可为滚子类轴承的优化设计提供参考。

径向游隙对全钢轴承和陶瓷球轴承载荷分布和接触应力的影响

根据接触力学基本原理和滚动轴承设计基本理论给出了轴承载荷分布和接触应力的计算公式,应用滚动轴承载荷分布离散模型,通过编程求解轴承的载荷分布和接触应力。并以某电动机用深沟球轴承为例,计算不同径向游隙时全钢轴承和陶瓷球轴承的载荷分布和接触应力,结果表明:径向游隙对全钢轴承和陶瓷球轴承载荷分布的影响规律相似;在相同载荷下,陶瓷球和钢球的接触应力大小与轴承径向游隙密切相关,且存在最优径向游隙值。

穿舱电缆密封结构力学特性研究

为防止深潜器穿舱电缆填料函发生渗漏现象,首先对填料函中填料进行受力分析,得出了填料沿轴向的轴向位移分布、填料与电缆接触面的径向位移及径向接触应力分布。然后,建立了方形填料有限元分析模型,仿真了填料压紧后的力学行为,并与理论结果进行了对比分析,结果表明:理论与仿真结果基本一致,轴向位移、接触面径向位移、径向接触应力均沿轴向呈指数形式减小;最后,提出方形与V形组合填料密封形式,并建立有限元分析模型,由组合填料与方形填料有限元分析的结果对比可知,在相同预紧力下,组合填料与海水接触处应力较方形填料大,组合填料的密封性能较好。

球-平板径向微动磨损行为的数值模拟

通过径向微动的数值模拟,研究了径向微动磨损过程中的力学行为和损伤机理.以球(Si3N4)-平板(Vita Mark II)模型为研究对象,通过Hertz理论分析,得到球和平板的接触半径、法向分布力之间的关系.应用Ansys软件建立有限元模型,计算得到接触表面的应力、应变和滑移分布.研究结果表明:滑动区摩擦因数对粘着区应力、应变影响不大,但对滑动区应力、应变、滑移量造成的影响比较明显,必须考虑;采用弹性模量和泊松比相近的材料为对摩副时,可减小相对滑移量,降低磨损;在滑动区,特别是在接近接触边缘区域,滑移量较大,与实验结果吻合.

柔性注压锚杆主要设计参数的研究

为了优化新型柔性注压锚杆设计,分析其各主要设计参数对锚固系统的影响,简单介绍了该新型锚杆的工作特点,推导了锚杆体径向应力的数学公式,并采用有限元的方法分析了不同的设计参数对锚固系统的径向应力及应力集中的影响.结果表明,有限元的计算结果与推导出的数学表达式的计算结果相近,建立的模型比较正确,有限元分析的各主要设计参数对锚固系统影响的结果对该新型锚杆的试验,设计和使用具有重要的参考价值.

径向柱塞式液压马达等接触应力内曲线的精确绘制

针对传统的图解法绘制等接触应力曲线存在作图精度低的缺点,对多作用径向柱塞式液压马达等接触内曲线进行理论分析,得到其微分方程,运用MATLAB求出等接触内曲线的数值解并采用拟合方法得到近似解析解,然后在Pro/E等CAD软件中精确绘制出完整的曲线。绘制出的曲线可以直接用于数控曲线磨床进行内曲线液压马达导轨的加工和生产。

载重子午线轮胎接地特性的有限元分析

采用Abaqus有限元分析软件建立11.00R20载重子午线轮胎与地面接触的三维有限元模型,研究轮胎的接地特性。结果表明:充气压力越高,轮胎接地区域应力出现中心低、边缘高翘曲现象的负荷值越大;下沉量增大,轮胎接地印痕从椭圆变为矩形,高压区由胎冠处移动到胎肩处;在各种工况中,轮胎静态接地面积最大;自由滚动时随着速度提高,轮胎接地印痕纵轴变长、横轴变短,但是接地面积增大,总接地反力也增大;摩擦因数对轮胎的自由滚动半径影响较小,但摩擦因数越大,纵向剪切应力越大,胎面越容易磨损;随着侧偏角增大,接地高压区逐渐向一边移动,接地印痕变为三角形。

三角转子发动机径向密封片磨损的动态仿真

三角转子发动机一个关键核心技术就是转子的径向密封技术。径向密封片在气缸中的磨损过程,各状态参数随时间而改变。在考虑压力对磨损影响的同时,加入了温度影响因素。利用仿真技术对磨损量进行模拟计算,建立了径向密封片磨损的动态仿真模型,并用UG Grip编写了仿真程序。在此仿真模型基础上进行了数值计算,得到径向密封片磨损量的分布与时间的关系。

水下湿式电连接器密封组件密封性能模拟与分析

利用ANSYS有限元软件建立了水下湿式电连接器橡胶密封组件在工作工况下(最大水深500 m,往复插拔运动)的二维有限元简化模型,模拟分析了不同表面摩擦系数、不同径向压缩量及动静密封状态下密封区域的接触应力分布情况,分别利用经验公式法和雷诺方程分析法计算了泄漏量,对密封组件密封性能进行了定量分析。结果表明:密封区域的接触应力随表面摩擦系数增大而增大,但当表面摩擦系数为0.20时密封区域局部失效;不同径向压缩量情况下瞬时动密封的接触应力均高于静态密封的接触应力;密封组件径向压缩量增大,接触应力也随之增大,但当径向压缩量为1.0 mm时密封区域局部失效。经验公式法和雷诺方程分析法计算的泄漏量均小于规范的最大泄漏量标尺,表明水下湿式电连接器密封组件具有良好的密封性能,但经验公式法比雷诺方程计算的结果相对偏小,主要原因是雷诺方程计算侧重的是接触面的湿摩擦,而经验公式侧重的是接触面的干摩擦。本文研究结果对水下湿式电连接器密封结构设计和相关参数选取有一定的指导意义。

径向液压泵柱塞副接触应力的分析

径向液压泵的柱塞副在工作过程中做复合运动,即柱塞沿缸孔做往复直线运动,同时柱塞绕转子转动,因而受到附加科氏惯性力的影响。考虑摩擦力、惯性力等综合因素,对柱塞副的受力情况进行建模。分析了柱塞长度、滚子半径等参数的变化对柱塞所受的正压力、应变、摩擦力、压力角的影响。计算结果表明高压时柱塞副受力急剧增大。得出了在柱塞副上设置复合垫圈、增大柱塞长度、增大滚子半径有助于减小接触应力等的结论。

穿舱电缆填料函密封结构有限元分析

利用Abaqus软件建立穿舱电缆填料函密封结构的二维轴对称模型,对填料函中填料在安装状态下的变形及力学行为进行有限元分析,分析填料轴向预压缩量、接触面过盈量、接触面摩擦因数对填料函密封性能的影响。结果表明:预压缩量对填料轴向位移、接触面径向位移、径向接触应力的影响程度较大,三者均随着预压缩量的增大而增大;预压缩量一定,接触面过盈量对填料轴向位移影响程度较小,在指定轴向位置处,接触面径向应力随着过盈量的增长呈线性增长;摩擦因数对径向接触应力影响程度较小,随着摩擦因数的增大,径向接触应力略有增长。

大型起重机回转支承钢轮空心度分析

对大型起重机回转支承的承载钢轮采用平面应变单元建立有限元模型,并进行分析,结合经典的接触理论和曲梁理论,揭示了采用空心化设计的钢轮,不仅可以增加径向柔度、提高支承的均载效果,更能降低钢轮应力,提高支承的承载能力。随着空心度的增加,钢轮中合成应力的峰值点从接触区内部经过外缘向内缘转移,钢轮强度逐步由接触应力控制转化成由曲梁应力控制。

坝体变位和内水压力对坝后背管结构应力的影响

用三维接触单元模拟背管与坝体接触面,分析坝体变形和内水压力对李家峡坝后背管结构应力的影响。坝体变位对背管结构轴向应力的影响表现为上部为拉应力下部为压应力,并且拉应力由背管的上弯段向下弯段逐渐减小,部分轴向拉应力值大于混凝土设计抗拉强度;背管内水压力对背管结构环向应力的影响表现为环向拉应力,并且管腰外缘和管顶内缘混凝土环向拉应力是混凝土设计抗拉强度的2-4倍。根据应力的大小分布可以确定,坝体变形是背管产生较大轴向拉应力的主要因素,是产生环向拉应力的次要因素;内水压力是使背管产生较大环向拉应力的主要因素,是产生轴向拉应力的次要因素。

基于Workbench的离心叶轮结构优化设计

二氧化碳储能具有能量密度高、容量大、储能时间长、安全可靠、项目建设不依赖地质条件的特点,是一种比较理想的压缩气体储能。文章以某二氧化碳储能项目的基本级叶轮为研究对象,运用大型有限元分析软件Workbench,对叶轮的强度和叶轮与转子的接触状态进行了分析,并探讨了影响离心式压缩机叶轮安全性的主要因素,为后期叶轮结构优化提供指导性的建议。

局部接触应力受内应力影响的研究

分析了构件中内应力对弹塑性本构关系的影响,探讨了具有不同程度内应力的试件在载荷作用下其局部接触应力状态,并开发了专用实验装置研究在加载下的界面径向接触变形,通过二次多项式拟合建立了内应力与应变之间的关系。结果表明:受内应力影响下的接触应力仍符合赫兹理论,根据所建关系计算所得的数据与有限元数据比对符合程度较高,在实际应用中可根据接触应力应变与内应力关系推断构件内应力。研究结果将有助于残余应力测试技术的发展。

径向游隙对十字轴万向节轴承接触特性的影响

基于MATLAB编程建立了接触变形的分析模型和基于ANSYS建立了接触应力的分析模型,分析了静态下某解放牌载货车用十字轴万向节轴承径向游隙对其接触变形和接触应力的影响。结果表明:随径向游隙增大,轴承偏斜引起的接触变形所占分量增大;滚针所受最大接触应力最大值先减小后增大;十字轴万向节轴承的最佳径向游隙为-0. 01~0 mm;最后进行了试验验证,试验结果与分析结果一致。

动外壳式海水径向柱塞泵设计及力学特性分析

水液压传动是一种最常用的海洋能能量转换方式。针对潮流能水轮机及其能量转换的特点,设计了一种动外壳式海水径向柱塞泵,研究了其静态性能;详细分析了关键摩擦副—滚动体与外壳内曲面摩擦副的接触力学特性;建立关键零部件网格模型,对其应力分布规律进行分析。

风电转盘轴承径向微动磨损的数值模拟

以某1.5MW转盘轴承为研究对象,应用ABAQUS软件建立三维球(GCr15轴承钢)/滚道(42CrMo钢)接触弹塑性有限元模型,通过改变滚珠与滚道接触时的曲率比,实现球、滚道接触的径向磨损模式,研究了不同曲率比对滚珠与滚道之间接触应力、相对滑移量和动力学曲线等摩擦学关键参数的影响规律。研究结果表明:滚道的塑性变形主要发生在第一次加载卸载过程中,后续加载循环塑性变形并不明显;随着曲率比的增加,滚道的变形增大,磨损区域减少;模型的最大应力不在接触表面产生,出现在距离接触表面深度1mm处,这与实际损伤结果相符。

低速重载NNF轴承动态特性分析

双列满装圆柱滚子轴承(NNF轴承)常用于低速重载工况,针对冶金生产线上使用的NNF轴承经常提前失效的问题,对某公司热轧板生产线上卷取机中使用的NNF轴承进行了研究。在ANSYS Workbench中建立有限元模型并进行瞬态动力学分析,得到不同径向载荷与转速工况下滚子与轴承内、外圈的接触应力和变形。基于构建的NNF轴承变形和力学平衡数学模型对建立的有限元模型进行验证。结果表明,建立的NNF轴承有限元模型与理论模型具有较好的一致性,转速对NNF轴承接触应力和变形的影响比径向载荷大,转速过高容易导致轴承的失效无法预测,为NNF轴承的设计和使用提供了参考。