Dynamic simulation on rubber spring supporting equipment of vibrating screen

By ANSYS, dynamic simulation analysis of rubber spring supporting equipment used in vibrating screen was made. The modal frequency, mode, and harmonic displacement under working frequency were obtained. Variation of rubber spring supporting equipment＇s dynamic performance was discussed first, which is under the condition of existing spring stiffness difference and exciting force bias. Also, the quantitative calculation formulas were given. The results indicate that the performance of vibrating screen is closely related with rubber spring supporting equipment＇s dynamic performance. Differences of springs＇ stiffness coefficients reduce the modal frequency reduced, decrease the dynamic stiffness, and increase vibration displacement. Exciting force bias induces a larger lateral displacement. When rubber springs＇ stiffness coefficients exist, differences and lateral force accounts for 5% in total exciting force; rubber spring supporting equipment＇s side swing is larger than 1 mm, exceeding the side swing limit.

The Hydraulic Control Using LabVIEW for a Synthetic Rubber Spring Testing Machine

The application is a control movement of two hydraulic cylinder for a synchronize movement. The main purpose of this paper is to show a short programming code in LabVIEW to control the movement of two cylinders with an automatic control program using only analog inputs from the sensor of pressure and linear displacement sensor and the digital output from the hydraulic valves. This is designed for one of the test of this synthetic rubber spring testing machine.

轨道交通锥型橡胶弹簧力学性能试验设计及研究

针对轨道交通锥型橡胶弹簧刚度和疲劳试验,分析橡胶弹簧结构及试验标准,设计新型的橡胶弹簧垂向性能、横向性能和疲劳试验方案,研究疲劳次数对垂向刚度、压缩高、横向刚度的影响以及不同压缩载荷对不同橡胶层应变的影响。结果表明:试验设计满足试验要求,1000万次疲劳试验后,该结构橡胶弹簧垂向刚度减小2.5%、压缩高下降2.56%、横向刚度减小6.7%;垂向分别加载16 kN和28.5 kN工况下,橡胶弹簧第1层和第2层橡胶的应变值基本一致,达到等应变设计目的。

遗传算法在橡胶超弹性材料参数反求中的应用

将优化算法与有限元仿真分析相结合可以对橡胶的材料参数进行反求,该方法基于一款叠层橡胶弹簧的试验数据,并选用Mooney-Rivlin超弹性本构模型。在参数反求的过程中,为解决传统遗传算法出现的早熟、稳定性差以及收敛速度慢的问题,将编码方式改为实数编码,并在算法中引入精英保留策略和自适应的交叉与变异概率。将根据改进遗传算法反求得到的刚度特性曲线与试验结果进行对比,发现二者具有很好的一致性,表明通过反求得到的材料参数能准确地对橡胶材料的力学性能进行描述。

端部弹簧式封隔器胶筒的密封性能仿真分析

端部弹簧式封隔器胶筒作为一种新型设计的井下密封工具,为验证该工具能否达到40 MPa的密封设计要求,得到该工具在不同环境围压和坐封载荷下对胶筒密封性能的影响规律进行了仿真分析。仿真分析采用有限元分析的理论,借助物理实验确定弹簧和橡胶的仿真参数,采用轴对称的分析方法对建立的简化等效有限元模型进行分析计算。分析结果表明,在10~50 MPa环境围压载荷下,中胶筒的密封压力变化量只有0.27 MPa,环境围压载荷对胶筒密封性能影响很小。通过分析计算4个不同的坐封载荷得到坐封载荷和胶筒密封压力的关系曲线,并得到坐封载荷在大于8 t的情况下能够达到密封40 MPa设计要求的结论,为后续的现场试验施工和结构优化提供了理论支撑依据。

金属橡胶复合隔振器的动静态性能

设计一种对称式金属橡胶与线弹簧复合的隔振器,基于整体隔振,考虑安装板的柔性因素,建立相应的等效线性动力学模型.通过准静态力学试验,分析线弹簧刚度、金属橡胶密度和加载位移对金属橡胶复合隔振器准静态性能的影响.同时,进行随机振动试验,研究金属橡胶复合隔振器在整体隔振中的隔振性能.试验结果表明,复合样件的刚度特性趋向于线性效果.金属橡胶复合隔振器在谐振点处的峰值衰减是线弹簧隔振器的5倍以上,且系统的随机振动响应在频段0.12~2.00 kHz内都有较大程度的衰减.

椭圆形橡胶堆结构优化研究

分析了某型机车用椭圆形二系橡胶堆应用中倾斜问题的原因,提出了结构改进措施以及解决其垂向与横向刚度匹配问题。通过对运行工况边界条件和既有结构问题分析,结合底孔设计与合适橡胶硬度进行刚度补偿等优化,调整了垂向和横向刚度匹配。对比两种结构有限元仿真分析结果表明:优化结构垂向与横向刚度匹配良好,橡胶应变降低9.1%~20.7%,疲劳损伤值降低36.6%,寿命提升;经疲劳试验验证,通过优化橡胶堆结构,预计可满足架修期内免维护,改善机车运行平稳性与安全性,解决车体倾斜问题。此次优化为多层橡胶堆产品提供经验,底孔可有效调节垂向与横向刚度比。随着底孔直径的增加,垂向刚度削弱比例约为横向刚度的2.5~3.5倍。橡胶硬度对垂向和横向刚度的影响相反,通过差位补偿可实现最佳设计。

道岔区敷设橡胶弹簧浮置板轨道的动力仿真分析

道岔区剧烈的轮轨冲击引起的振动超标问题十分突出。由于良好的弹性和阻尼特性,橡胶弹簧能够有效地起到隔振作用,且与钢弹簧相比造价更低,因此在道岔区敷设橡胶弹簧浮置板轨道为解决振动超标问题提供了有效途径。为探明道岔区敷设橡胶弹簧浮置板轨道的可行性,基于车辆-轨道耦合动力学理论和有限元分析理论,建立车辆-道岔-浮置板刚柔耦合模型和环境振动计算模型。与既有研究相比,不仅分析了地铁列车直/侧逆向通过9号道岔时的安全性指标、平稳性指标和轨道结构形位变化指标,而且计算了在9号道岔区敷设橡胶弹簧浮置板轨道的减振效果。经检算,可得出以下结论:当地铁列车直/侧逆向通过敷设橡胶弹簧浮置板的9号道岔区时,轮轨垂、横向力和脱轨系数的最大值分别为166,30 kN和0.4,均在相关技术标准允许的范围内,能够确保列车的安全运营;列车直/侧逆向通过道岔时的车体垂、横向加速度和Sperling指标计算结果最大值分别为0.14,0.64 m/s^(2)和2.58 m/s^(2),满足列车平稳运行要求,在9号道岔区敷设橡胶弹簧浮置板对列车乘坐的舒适性影响不大;列车直/逆向通过道岔时的钢轨位移最大值为3.78 mm,未超过相关技术标准要求;在9号道岔区敷设橡胶弹簧浮置板减振效果达到18 dB,能够满足高减振需求。以上成果可为在道岔区敷设橡胶弹簧浮置板的相关工程及研究提供理论指导。

减振制品用天然橡胶在存储过程中结构与性能的演变

采用长期储存和加速老化相结合的方法对减振制品用天然橡胶(NR)在存储过程中结构与性能的演变进行研究。结果表明,随着老化温度的升高和老化时间的延长,NR硫化胶的硬度、100%定伸应力、300%定伸应力、储能模量和损耗模量均逐渐增大且总体变化趋势与交联密度的变化趋势相近,拉伸强度和扯断伸长率的变化率均呈现整体下降趋势,而损耗因子则迅速降低并趋于稳定,动静刚度比呈现先降低后缓慢上升的趋势;热空气老化对NR硫化胶减振性能的影响较小。

轨道车辆用沙漏橡胶弹簧设计及其非线性等频特性分析

为了解决转向架空间有限与横向大变形间的结构性矛盾,提出了一种表征沙漏橡胶弹簧等频承载特性的计算方法,并以一款高铁列车转向架的沙漏橡胶弹簧为研究对象,采用1P4E网格法解决沙漏橡胶弹簧大变形仿真时因网格扭曲导致的收敛性难题;通过尺度敏感性分析计算出影响沙漏橡胶弹簧非线性刚度的四大结构尺寸;通过搭建等频承载模型,获得沙漏橡胶弹簧满足等频特性的承载区域,该沙漏橡胶弹簧满足等频承载要求的承载位移区为41~57.4 mm。

城市地铁橡胶弹簧浮置板轨道动力特性研究

为研究城市地铁橡胶弹簧浮置板轨道结构的动力特性,建立橡胶弹簧浮置板轨道结构的三维有限元分析模型,对轨道系统进行了谐响应分析,探究了系统的振动传递情况;进一步结合车轨耦合理论,建立车辆-橡胶弹簧浮置板轨道耦合动力学模型,研究了橡胶弹簧浮置板轨道的动力特性.研究表明:相比于普通道床,橡胶弹簧浮置板道床在减缓振动方面表现出显著的优势,能有效降低由车辆运行所引起的振动,增强地铁轨道的运行稳定性,延长轨道结构的使用寿命,从而为提高城市地铁的整体性能和运营效率提供有力支持.

一种新型沙漏式橡胶辅助弹簧的设计

轨道车辆对空气弹簧的横向变形能力以及无气下的垂向刚度要求越来越高,这对空气弹簧的辅助弹簧提出了更高的设计要求。通过总结现有轨道车辆中不同类型的橡胶辅助弹簧,对比分析其优缺点。并针对轨道交通更高的舒适性、轻量化要求,创新地设计了一种新型沙漏式橡胶辅助弹簧,既可以通过上盖接触曲面与橡胶接触形成非线性,又通过设计隔板分隔橡胶,使上下部分橡胶分别承担旋转和横向变形,从结构上解决了现有橡胶辅助弹簧横向变形能力不足的难题。通过对该产品进行有限元计算、试制试验和实际应用证明,新型沙漏式橡胶辅助弹簧可以提供较小的垂向刚度和较强的横向变形能力,并且具有重量轻、成本低和工艺简单等诸多优点,可以有效提升轨道车辆无气状态下的安全性和舒适性。

弹用减压器参数敏感性分析

针对弹用减压器产品的高可靠性的需求,对减压器关键零部件,识别关键设计参数弹簧刚度和胶圈摩擦力。针对减压器的出口压力数据构造了响应面模型,并结合性能响应与技术指标阈值的关系建立极限状态函数,采用蒙特卡洛仿真抽样的方法获得减压器在贮存条件和使用环境条件故障模式下的可靠性指标。引入灵敏度分析方法,给出各关键部件对减压器可靠性的影响程度和规律,确定各关键部件设计参数的优化方向,有效反映减压器设计参数对失效的影响程度。从可靠性理论角度研究减压器的失效,提出基于性能仿真的可靠性设计优化方法,为减压器的设计参数优化提供参考。

叠层橡胶-可滑动钢弹簧振震双控装置隔震(振)效果研究

为解决传统水平隔震支座难以实现竖向减振的难题,研发叠层橡胶-可滑动钢弹簧振震双控装置,提出新型振震双控装置的设计原理及装配方法,结合振动台试验与有限元分析验证该装置的隔震性能,并通过数值仿真分析讨论其竖向减振效果。结果表明:由钢弹簧、摩擦滑移支座和叠层橡胶组成的新型振震双控装置,具有水平和竖向刚度低,抗倾覆能力强的优点;地震动作用下,水平向加速度峰值降低达80%;地铁竖向振动作用下,减振双控装置上部结构的加速度响应减小90%,分频最大振级减小19.93 dB。

基于有限元的板簧橡胶支座失效形式分析

板簧橡胶支座是重型运载车辆的重要减振部件,针对车辆在行驶过程中,因支座出现故障造成车辆无法正常行驶的问题,以板簧橡胶支座为研究对象,提出了一种橡胶趋近失效时的刚度修正方法,并对板簧橡胶支座进行仿真分析,找出支座的故障原因,最终对支座进行过载压力测试实验以及滑移测试实验来验证仿真的准确性。结果表明:修正后的刚度表达式更适合橡胶部件失效时的刚度计算,采用仿真与实验相结合的方式,能够有效地找出板簧橡胶支座的故障原因。同时在对支座进行故障分析的过程中积累了一定实验数据,也为后期的优化提供了基础准备。

空气弹簧橡胶气囊胶料的配方研究

对汽车用空气弹簧橡胶气囊胶料的配方进行研究。结果表明:与天然橡胶(NR)/氯丁橡胶(CR)并用胶相比,CR胶料的300%定伸应力和拉伸强度增大,耐热老化性能和耐疲劳性能提高;在空气弹簧橡胶气囊的试制中,NR/CR并用胶采用传统压延工艺制备,预期生产出的橡胶气囊壁厚约为2 mm,CR胶料采用层芯喷注工艺制备,预期生产出的橡胶气囊壁厚约为1.6 mm。

轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器有限元优化设计与疲劳寿命研究

为了提高轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器服役疲劳寿命,该文基于等效撕裂能法,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对锥形橡胶弹簧减振器进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先应用ABAQUS软件构建锥形橡胶弹簧减振器有限元模型,有限元数值模拟结果表明,原结构的刚度系数和疲劳寿命均不满足结构设计要求.其次,采用正交数值试验方法,分析锥形橡胶弹簧减振器几何参数对其疲劳寿命的影响,结果表明第一层橡胶的厚度和长度对结构的疲劳寿命有显著影响,而第四层橡胶的厚度影响最小;以最小应变为优化目标,以正交数值试验确定的几何参数为设计变量,建立二阶响应面模型,并利用多岛遗传算法对刚度约束条件下的锥形橡胶弹簧减振器进行单目标多因素优化设计.结果表明优化后的结构刚度系数为0.630 kN/mm,在设计刚度系数范围内,疲劳寿命为496.3万次,而设计疲劳寿命为350万次,疲劳寿命和刚度均满足设计要求.最后,对数值计算结果进行试验验证,结果表明计算疲劳寿命与试验结果吻合良好,模拟的疲劳失效位置与试验结果相符.

橡胶悬架用橡胶弹簧动态特性分析

为了解橡胶悬架用橡胶弹簧的动态特性,采用动态热机械分析和单轴拉伸试验测试橡胶试样,得到橡胶超黏弹性本构模型参数,建立橡胶弹簧有限元模型,并通过Abaqus软件对橡胶弹簧进行动态特性仿真,分析橡胶悬架用橡胶弹簧的动态特性.试验结果表明:橡胶弹簧动态特性受激励的频率与幅值影响较大,幅值一定时,随频率的增大,动刚度显著增大;频率一定时,随幅值的增大,动刚度逐渐下降.本文所得结果为后续橡胶悬架以及整车动态特性的研究提供了可靠的依据.

后硫化效应对厚锥形橡胶弹簧性能影响的研究

以厚锥形橡胶减振弹簧为例,通过对比不同硫化温度下开模制品的自由高、刚度、压缩高和疲劳性能,分析了交联密度、硫化程度和制品性能的关系。结果表明,厚橡胶制品在不同硫化程度下开模并进行自然冷却或再次进行烘箱二次硫化,胶料交联密度可与完全硫化的胶料交联密度一致。

中低速磁浮车辆空气弹簧动力学建模及其应用研究

建立合理的适用于中低速磁浮车辆的空气弹簧动力学模型是预测中低速磁浮车辆动力学性能的必要条件。基于振动力学与弹性力学基本原理,建立了中低速磁浮车辆空气弹簧系统非线性动力学模型,依据测试结果辨识了系统参数,试验验证了模型的准确性,并结合线路动态测试结果对比了线性模型与非线性模型的差异。结果表明:空气弹簧在±70 mm有效行程范围内,其垂向载荷‑内压‑位移之间呈三次函数关系,行程大于70 mm时,载荷‑位移呈线性关系;磁浮车辆空气弹簧横向刚度极大,可以分段线性近似表示;直线线路车辆速度大于30 km/h以及曲线线路半径小于100 m时,线性模型计算结果偏差较大,非线性模型计算精度显著高于等效线性模型。研究结果可为中低速磁浮车辆设计、动力性能预测提供理论依据。