基于ANSYS Workbench的联合收获机滚筒轴疲劳强度分析与优化

切纵轴流谷物联合收获机脱粒能力强、工作效率高,是未来收获行业的发展趋势。联合收获机在作业的过程中由于喂入量不稳定、物料层不均匀使得切流脱粒滚筒所受的交变载荷冲击较大,造成滚筒轴断裂。采用ANSYS Workbench对滚筒轴进行静力学和疲劳强度分析,得到实际作业过程中导致滚筒轴断裂失效的原因为疲劳断裂,然后对轴的结构和材料进行改进,改进后的轴最大应力值减小至原来的40.6%左右,疲劳寿命循环次数有了极大的提高,有效保障了联合收获机长时间的安全作业。

圆柱滚子轴承椭圆兜孔副的静动特性及稳定性研究

目的探究椭圆兜孔形面参数对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响,为圆柱滚子轴承降摩减振的兜孔优化设计提供理论依据。方法基于流体动力润滑理论,建立椭圆兜孔-滚子副热流体动力润滑数学模型,采用有限差分法和超松弛迭代法实现模型的求解,计算不同兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角下椭圆兜孔-滚子副的油膜压力分布、周向承载力、摩擦因数、温升、刚度、阻尼及界限失稳转速,研究兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响规律。结果当无量纲椭圆度从0增加到4.61×10^(–3),压力峰值先增大、后趋于平稳,周向承载力逐渐降低,摩擦因数先降低、后升高,最大温升先减小、后趋于平稳,刚度、阻尼及界限失稳转速先升高后趋于平稳。当无量纲椭圆度为1.32×10^(–3)时,椭圆兜孔-滚子副摩擦学性能最佳,温升较低,稳定性最好。当弧面偏置角从0°增加到150°,压力峰值和周向承载力先增加、后减小,摩擦因数和最大温升先减小、后升高,刚度、阻尼及界限失稳转速先升高、后降低。当弧面偏置角较小或较大时,周向承载力急剧下降。当弧面偏置角为90°时,椭圆兜孔-滚子副的润滑性能较好。结论兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副的静动特性及稳定性影响显著。选择合适的兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角可明显提高兜孔-滚子副的承载能力和摩擦学性能,有效抑制温升,显著增加刚度、阻尼及界限失稳转速。

翁结水库碾压混凝土重力坝动力特性及其抗滑稳定分析

重力坝是水利工程中最常用的主要水工建筑物之一,混凝土重力坝在地震作用下的动力稳定是坝工设计中的重要问题.本文以翁结碾压混凝土重力坝为对象,取位于河谷中的7、8号溢流坝段和9号非溢流坝段,建立三维有限元模型,通过计算分析了碾压混凝土重力坝在不同工况下的应力变形规律及抗滑稳定性.结果表明:静力荷载作用下,坝体位移符合重力坝一般规律,坝踵主拉应力范围较小;动力荷载作用下,位移等响应在坝顶达到最大,符合鞭鞘效应特征,同时坝体残余位移较小,坝体在一些部位出现瞬时拉应力超标现象,坝基塑性区未发生贯通;对7、8号坝段和9号坝段在建基面及碾压层面进行抗滑稳定验算,坝体坝基均满足稳定要求.

基于FEM的汽车轮毂轴承动态特性及可靠性研究

采用Workbench软件对某型汽车轮毂面对面式双列圆锥滚子轴承进行基于力学仿真分析的动态可靠性研究。首先,简化轴承模型后采用SolidWorks建立其三维模型;然后,采用Workbench对轴承开展模态及谐响应分析,获取轴承空载与满载状态下的位移和等效应力云图,并分别提取空载前10阶与满载前6阶的振型和固有频率等动态性能参数,采用Workbench中的六西格玛分析模块对轴承进行可靠性分析;最后,加载增量载荷谱获取轴承的可靠度和可靠性灵敏度。研究结果与汽车轮毂轴承的实际情况基本吻合。汽车轮毂轴承在不同工况下的仿真及其可靠性研究可以为故障轴承运动学、动力学计算与分析提供一定的参考。

基于SolidWorks Simulation的圆捆机喂入辊设计与试验

喂入辊对圆捆机作业效率有重要影响。为提高喂入效率,设计一款3叶单排形式的喂入叉,喂入辊主体滚筒长度为1370 mm,滚筒上分布23个喂入叉,喂入叉工作直径为550 mm。为避免作业过程中,喂入辊因强度不足或模态相近引起共振等导致损坏,使用SolidWorks软件对圆捆机进行设计并建立三维模型,使用SolidWorks Simulation软件对喂入辊进行有限元静力学和模态分析。分析结果表明:喂入辊最大位移为2.77 mm,变形量仅为0.5%,最大应力为378 MPa,小于考虑安全系数后的材料许用应力;影响最大的一阶固有模态角频率为1117.3 rad/s,与工作转速角频率(16.75 rad/s)相差较大,喂入辊不会发生共振现象。田间试验过程表明:圆捆机进料顺畅、不堵塞、进料干净,圆捆机所压秸秆草捆密度为161.4 kg/m^(3),成捆率为99.6%,生产率为23 t/h,喂入辊无损坏,喂入辊设计合理可靠。

滚子偏斜工况下的圆柱滚子轴承弹流润滑分析

以存在滚子偏斜工况的圆柱滚子轴承为研究对象,基于轴承拟静力学模型与有限长线接触弹流润滑模型建立圆柱滚子轴承弹流润滑理论计算模型,并基于力学特性分析工况参数对圆柱滚子轴承滚子与滚道接触区域润滑性能的影响,结果表明:力矩载荷作用后,油膜压力与油膜厚度呈非对称分布;力矩载荷越大,油膜压力和油膜厚度的偏斜程度越明显,易导致轴承润滑性能恶化;径向载荷和内圈转速越大,油膜压力偏斜程度越小。

煤矿带式输送机传动滚筒动态分析

以TD75型带式输送机为研究对象,介绍一种基于有限元分析的煤矿带式输送机传动滚筒动态分析方法。通过该方法对传动滚筒动态分析时,先利用动态滚筒的规格尺寸、材料特性等参数,由ANSYS软件自动构建出滚筒三维模型,然后以此为基础,分别对模型进行静力学分析、模态分析及谐响应分析,判断传动滚筒动态特性是否良好,及时发现传动滚筒中存在的缺陷,以此为传动滚筒的优化设计提供支持,使传动滚筒在带式输送机工作过程中发挥出更大的作用。

基于ABAQUS的分层空心圆柱滚子接触特性分析

为研究分层空心圆柱滚子的静力接触特性,在ABAQUS软件中建立了内圈-滚子-外圈有限元静力学接触模型,对比分析了内空心圆柱滚子材料、空心率、载荷对分层空心圆柱滚子的静态接触特性的影响。结果表明,降低内空心圆柱滚子材料弹性模量可以增大分层空心滚子径向接触变形量,增大外空心圆柱滚子内壁应力,降低内空心圆柱滚子内壁应力;分层空心圆柱滚子空心率的降低能够减小滚子径向接触变形量,降低内、外空心圆柱滚子内壁应力;随着滚子外加载荷增大,分层空心滚子径向接触变形量增大,内、外空心圆柱滚子内壁应力增大。

高强钢辊压横梁轴向性能预测与分析

针对激光焊辊压横梁焊接对日子型轴向静压仿真精度影响的问题,研究了激光焊缝的特性及提升CAE仿真分析精度的方法。通过研究辊压横梁材料力学性能、激光焊缝材料特性,探讨横梁轴向静压工况试验与仿真分析存在较大误差的原因,结合Hyperworks-CAE仿真分析软件对横梁轴向静压试验进行分析,提取仿真工况下横梁溃缩形式、焊缝失效形态,轴向截面力值。通过调整激光焊缝材料特性,实现试验与CAE仿真高精度对标的目的,提出一种CAE仿真分析预测试验方法,结果表明预测与试验结果一致。

煤矿带式输送机驱动滚筒力学分析

以DY8015型带式输送机为例,介绍一种基于有限元分析的煤矿带式输送机驱动滚筒力学分析方法。该方法主要将驱动滚筒材料、规格尺寸、形状等参数录入Ansys有限元分析软件内,由软件自动构建驱动滚筒力学模型,再以此为基础分别对驱动滚筒进行动力学分析与静力学分析,以得到驱动滚筒的力学特性,为驱动滚筒结构的优化设计提供支持。结果表明,有限元分析法具有一定应用价值。

基于活塞压载试验预测高压辊磨机静压功指数的方法

以Bond第三粉碎理论为基础,提出将静压功指数作为评价矿石高压辊磨机料层粉碎比能耗的指标。研究活塞压载试验中不同施载压力对矿石粒度、比能耗和破碎比的影响,确定不同矿石活塞压载试验的适宜条件。通过试验测定3种矿石的高压辊磨机静压功指数,并将其与高压辊磨机生产实践中粉碎同种矿石的净输入功率进行对比。研究结果表明:在活塞压载条件试验中,随着压力的增加,金矿、磁铁矿和钒钛磁铁矿这3种矿石粉碎产品细粒级质量分数增高、粒度分布更加均匀,三者粉碎效果的差异逐渐减小;在加载压力为80 MPa、加载速度为0.2 mm/s的情况下,金矿、磁铁矿和钒钛磁铁矿这3种矿石的高压辊磨机静压功指数分别为1.36、1.44和1.42 kW·h/t,试验所得高压辊磨机静压功指数与工业生产实际中净比能耗的相对误差绝对值在5.26%以内。试验结果可为高压辊磨机静压功指数的预测及设备选型提供理论基础。

双列圆锥滚子轴承拟静力学建模和刚度计算分析

针对双列圆锥滚子轴承建模及求解过程复杂的问题,以切片法为基础,建立了双列圆锥滚子轴承的拟静力学模型,结合同伦-牛顿法,实现了对上述模型的求解,并针对不同工况条件下双列圆锥滚子轴承的刚度特性展开分析。分析结果表明:所建模型一定程度上克服了传统非线性迭代算法对初值的高依赖性;双列圆锥滚子轴承的刚度特性受轴承转速和预紧位移影响,在仅有预紧力的工况下,当转速从0增加到4 000 r/min时,轴承的径向、轴向刚度减小,当预紧位移从0.005 mm增加到0.015 mm时,径向、轴向刚度增加;当受轴向力且轴向力从10 kN增加到14 kN时,轴承径向、轴向刚度减小,当轴向力从14 kN增加到19 kN时,其径向、轴向刚度增加,转折点为第二列滚子与内滚道脱离点;增加转速时,出现脱离点所需的轴向力减小;增加预紧位移时,出现脱离点所需轴向力增加。

凹槽织构化圆锥滚子轴承静力学特性研究

为了解织构化圆锥滚子轴承在运转过程中的载荷特性,建立了轴承外滚道的径向凹槽织构化模型,再利用Newton-Raphson迭代法求解织构化圆锥滚子轴承的静力学平衡方程。凹槽深度为50μm,宽度为0~500μm(对应周向角度为0~1.08°)。结果表明,与光滑轴承相比,织构化圆锥滚子轴承的滚动体与外滚道的接触载荷有明显增大的趋势。当凹槽宽度小于或等于54.59μm(周向角度为0.117°)时,滚动体与轴承外滚道接触稳定,不会发生解应力现象。当其超过该临界值时,滚动体与外滚道的接触力将发生明显变化,使得轴承各滚子受力不均,运行状况不一,从而出现轴承运行不稳定的现象。

矿用带式输送机滚筒模态分析与优化设计分析

基于有限元分析方法,介绍带式输送机滚筒优化设计。具体研究中根据带式输送机滚筒的基本结构,通过ANSYS软件构建带式输送机滚筒有限元仿真模型,并由此实施静力学分析和模态分析,根据分析结果指出滚筒受力薄弱区域,介绍带式输送机滚筒优化设计,再通过工程应用分析检验优化设计可行性和应用价值,最终确认滚筒优化设计可在后续带式输送机滚筒优化设计中进行参考应用。

螺母丝杠机构的静力学仿真及可靠性分析

为保证螺母丝杠机构的安全运行,针对螺母丝杠的实际工况进行了静力学仿真,进而建立了螺母丝杠的磨损可靠性模型,并进行了可靠性分析和可靠度计算。根据螺母丝杠的实际工作情况,应用ANSYS Workbench软件对螺母丝杠进行了静力学仿真。在仿真结果的基础上,对螺母螺纹所受应力应变进行了不确定性分析,通过拟合响应面模型和蒙特卡洛抽样法得到了螺母丝杠机构的最大应力分布特征,利用参数化建模方法得到了螺母丝杠行程对其运行可靠性的影响情况。研究结果表明,当丝杠行程达到33 600 m后螺母丝杠部件的可靠度曲线开始快速下降。因此,在实际运行过程中,当螺母丝杠的行程达到33 600 m后,应提高检修频率,避免因螺母丝杠的磨损可靠度降低而导致故障或事故。

对转圆柱滚子轴承动态特性分析

针对内外圈对转圆柱滚子轴承内部复杂的运动特性及相互作用力,通过分析轴承径向游隙的影响因素以及考虑滚子与滚道的接触变形和热效应对油膜厚度的影响,利用拟静力学法建立了轴承的分析模型,并采用NewtonRaphson法进行求解;同时,利用该模型对滚子打滑率进行计算,以验证所采用分析方法的正确性和可靠性。然后,进一步探讨了不同工况下对转圆柱滚子轴承内部组件的转速变化规律与接触特性。结果表明:滚子的自转转速、滚子与滚道的接触载荷均随径向载荷的增大而增大;内、外圈转速变化会使受载区滚子与滚道的接触载荷以一定的规律重新分配,且转速对最小油膜厚度的影响较径向载荷更为明显。研究结果可为对转圆柱滚子轴承的结构优化和生热机理分析提供理论依据。

立式辊磨煤粉制备系统节能降耗改造

针对原煤物料特性,为解决立式辊磨煤粉制备系统阻力高、选粉机分选效率低、系统运行电耗高、配套回转窑能力不足等问题,研发设计了选粉机新型动叶片、静叶片、密封结构以及立式辊磨加压拉杆。改造后,降低了磨内物料循环负荷,系统阻力降低500~1 000Pa,系统电耗降低2.0~4.0kW·h/t,磨机产量提升10%~20%,保障了水泥窑系统的高效运转。

高速圆柱滚子轴承的刚度研究

在传统拟静力学分析的基础上 ,提出了圆柱滚子轴承刚度的分析模型及计算方法。此模型充分考虑了轴承所受径向载荷和弯矩的作用 ,同时也考虑了滚子在高速下产生的离心作用、打滑及热弹流润滑。结合具体的高速圆柱滚子轴承给出了刚度分析结果及其与实测结果的比较。

转台轴承静刚度建模及其影响因素分析

为了改善转台的动静特性,分析了三排圆柱滚子转台轴承静刚度与轴承结构型式、装配工艺和外载荷的关系。结合轴承游隙、螺钉拧紧力矩、径向与轴向滚子间的相互作用和外载荷等因素,将轴向滚子与轴圈间的接触看作理想平面接触,考虑径向滚子压力沿轴向的分布,并利用Boussinesq力与变形关系式求解实际的压力值,通过求解轴承的整体静力平衡方程,得到了三排圆柱滚子转台轴承5个方向的静刚度值。分析结果表明:转台固有频率测试与理论值误差不超过3.0%,验证了刚度理论模型的准确性;轴向滚子与径向滚子载荷间的相互作用很小;螺钉拧紧力矩、径向游隙和外载荷对转台轴承刚度有重要影响,随着螺钉拧紧力矩和径向预压量的增大,外载荷对刚度的影响减弱。

千吨级全地面起重机用转盘轴承的承载能力分析

六排滚子转盘轴承是千吨级全地面起重机的关键部件,主机对该转盘轴承的可靠性要求极高。转盘轴承的合理设计和正确选型是建立在对其进行系统的力学分析的基础之上的。利用转盘轴承在承受联合载荷时的变形协调条件和受力平衡条件,建立千吨级全地面起重机用六排滚子转盘轴承的力学模型,通过与有限元模型计算结果的比较,验证所建立的力学模型的正确性。结果表明:转盘轴承上部两排滚子的载荷显著大于下部两排滚子的载荷。随着转盘轴承轴向游隙的增大,转盘轴承内部承担外部载荷的滚子数量逐渐减少,受载最大的滚子载荷也随之逐渐增大,这一趋势在游隙增大的初期更加明显。在转盘轴承的轴向游隙从0 mm增大到0.28 mm的过程中,转盘轴承的承载能力安全系数先是随之快速下降,然后再缓慢下降。当轴向游隙为0 mm时转盘轴承的安全系数是2.66;然而,当轴向游隙增加到0.28 mm时,转盘轴承的安全系数下降了42%。