摩擦热冲击问题的建模、仿真与振动特性分析

摩擦是大型汽轮机发电机组常见故障。在摩擦力的作用下，摩擦面温度分布变得不均匀，转子会因此而产生热弯曲，导致异常振动。文章对该问题进行了深入研究，建立了摩擦热冲击问题的数学模型，结合实际汽轮发电机组仿真了不同情况下摩擦面温度分布和热弯曲情况，分析了摩擦热冲击作用对机组振动的影响，得出了一些有用结论。

齿轮传动的线外啮合与冲击摩擦

通过齿轮传动线外啮合机理分析,提出沿啮合作用线方向构建'系统等效误差-轮齿综合变形'计算模型的方法。按统计规律将齿轮主要误差项沿啮合线一次合成为系统等效误差;根据啮合原理和'轮齿综合变形-载荷历程'曲线,反推出线外啮入冲击点的轮齿变形。将系统误差与轮齿变形沿啮合线二次合成,推导出线外啮入冲击点几何位置判据。获得啮入点的几何位置和冲击力这一关键数据,并求解出线外啮合段各点的几何位置和冲击力。进而建立线外啮入冲击摩擦模型,推导出各接触点的冲击摩擦力与摩擦因数。与相关研究比较,以上模型和计算方法及其分析结果比较可靠。上述研究对于深入探索齿面摩擦性态和齿轮传动减振降噪等具有一定的理论价值。

缠绕提升钢丝绳绕入冲击摩擦特性研究

为掌握多层缠绕提升钢丝绳层与层之间滑动摩擦磨损特性,在自制缠绕式矿井提升机钢丝绳层间摩擦试验台上,以6×19热镀锌钢丝绳为研究对象,对不同载荷、滑移速度、冲击速度下钢丝绳滑动摩擦磨损规律及接触区域温升变化规律进行试验探究.研究结果表明:摩擦系数变化分为快速增长阶段、过渡阶段、稳定阶段;摩擦系数随载荷增加小幅减小,随滑移速度增大总体呈降低趋势;缠绕钢丝绳滑动摩擦温升集中于接触区域,最大温升受滑移速度影响明显,随速度增加而增大;冲击摩擦系数明显低于稳定滑动摩擦系数,最大冲击摩擦系数随冲击速度、滑移速度增大而增大,随着冲击载荷增大出现多次冲击摩擦.

硬粒子对聚合物材料表面的冲击摩擦研究

冲击摩擦为接触面切向与法向冲量之比。用聚合物材料试件与弹簧钢片组成振动测试系统 ,硬粒子以一定入射角冲击试件水平面引起系统振动 ,接触冲量通过振幅反映出来 ,记录初始振幅值而计算出一个冲击过程的冲击摩擦因数。结果表明 ,当入射角α在 2 5°-60°变化时 ,冲击摩擦因数f从 0 .5降至 0 .2左右。文章同时分析讨论了摩擦对聚合物表面接触强度的影响。

冲击摩擦及其对弹性涂层冲蚀率的影响研究

将ChenDanian等人提出的弹性斜冲击摩擦模型进行了对称简化,用简化模型分析了粒子对弹性涂层冲击过程中摩擦系数的变化规律及其对涂层冲蚀率的影响;结论指出,在冲击接触的中间时段摩擦系数达到一个平台值(最大值),且有fmax=ctgα0,一次冲击全过程的平均值fp与试验值接近;随着初始入射角α0的增加,摩擦系数降低。将得到的摩擦系数值代入作者提出的冲蚀预估模型进行涂层冲蚀率的计算表明,在初始入射角α0=30°附近,弹性涂层的冲蚀率达到最大值,与实验结果吻合。

超低摩擦型冲击地压静动复合加载系统研究

为了实现超低摩擦型冲击地压试验台竖向静动复合精确加载,设计了一种基于力控制方式的电液伺服系统。首先,基于系统的数学模型研究静载加载对动载加载系统的影响;然后,通过AMESim软件就伺服阀最大空载流量和开环增益对系统性能的影响规律进行研究;最后,搭建超低摩擦型冲击地压试验台进行静动复合加载试验。结果表明,伺服阀最大空载流量越高,系统频宽越大,能量损耗增加,根据性能指标合理选择系统开环增益,电液伺服静动复合加载系统可实现静载0-500 kN,动载幅值0-50 kN、频率0-25 Hz的静动复合加载。

风沙环境下钢结构涂层的冲蚀摩擦学性能

针对内蒙古中西部地区钢结构体系表面涂层长期遭受风沙环境冲蚀的这一现状,采用气流挟沙喷射法,模拟风沙对钢结构涂层的冲蚀.研究了风沙冲蚀力学参数对钢结构涂层冲蚀率的影响;探讨了涂层冲蚀损伤的摩擦学机理;分析了钢结构涂层的冲击摩擦因数变化规律.结果表明：涂层的冲蚀率均随着冲蚀速度呈指数增长,速度指数n为2：39-2：43;在45°时涂层的冲蚀率最大,90°时涂层的冲蚀率最小,低冲角时的冲蚀率大于高冲角时;涂层的摩擦因数处于0：37-0：42,涂层磨损的Taber指数为81：9×10^-3mg/r,涂层的耐磨性较差.涂层损伤的摩擦学机理是：低冲角时的微切削作用或高冲角时的挤压凿削作用造成涂层的损伤占主导,涂层表面微裂纹扩展交叉,以致断裂剥落,造成的损伤次之;涂层冲击摩擦因数离散性较大,且随角度增长呈降低趋势;冲击摩擦因数与冲蚀率随角度的变化并不一致.

斜冲击界面动力学研究

讨论了界面受到斜冲击时的动力学问题。有效冲击摩擦系数被处理成冲击过程及初始冲击角的函数 ;界面的法向响应描述计及弹性接触、弹性变形极限以及依赖于应变、应变率及温度的完全塑性接触 ;界面在冲击过程中的构形变化也予考虑 ,并采用平均应变、应变率及最大温升的概念与估算。这种新的斜冲击界面动力学模型用于数值模拟刚性球对于延性靶的斜冲击实验 ,计算与实验比较 。

煤岩组合体冲击倾向性对超低摩擦型冲击地压的影响机制

为揭示煤岩组合体冲击倾向性程度对超低摩擦型冲击地压的影响机制,以不同冲击倾向性煤岩组合体为研究对象,在对煤岩组合试件进行冲击倾向性测定的基础上,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以发生超低摩擦效应时的水平位移、动能、摩擦力为指标,探究煤岩组合体冲击倾向性与垂直应力波扰动频率、扰动振幅之间的关系特征。研究结果表明:(1)受扰动频率影响,弱、强冲击倾向煤岩组合体易发生超低摩擦效应的频率显著影响区分别为2.0~3.0,2.5~3.5 Hz,且随着冲击倾向性程度的增强,频率显著影响区逐渐右移。(2)相比于弱冲击倾向性煤岩组合体,强冲击倾向性煤岩组合体发生超低摩擦效应时水平位移、动能和摩擦力降幅较大,煤块易发生超低摩擦滑动。(3)随着煤岩组合体剩余能量指数的增大,冲击倾向性程度逐渐增强,动能呈指数规律增大,煤块越易发生超低摩擦滑动。研究结果可为超低摩擦型冲击地压的预测和防治提供参考。

计及非完美运动副的移动并联机械手动力学分析

由于配合公差、设计及制造偏差等因素影响,导致机械手运动副间隙客观存在。而运动副间隙又可诱发系统冲击、振动,导致系统动力学性能下降(机械手动力学性能直接影响系统末端执行器轨迹跟踪精度)。针对具有间隙、摩擦运动副的移动并联机械手动力学性能进行相关研究。基于弹性Hertz理论、LuGre摩擦模型与关节支反力,系统构建运动副间隙约束与力学模型。为了便于采用多体动力学分析系统力学性能,首次提出、采用碰撞冲击方向矩阵,将间隙运动副力学模型转化为外力,进而依次系统构建移动并联、双串联机械手动力学模型。针对不同运动副间隙量、跟踪轨迹、负载等参数,进行动力学性能数值仿真,并对结果进行比较与分析,探讨了计及计及非完美运动副的移动并联机械手动力学分析的工程意义。