精密轴系最优径、轴向载荷比分析

基于动力学理论建立了含一对角接触球轴承的精密轴系仿真分析模型,分析了径、轴向载荷比对轴承载荷分布、钢球旋滚比以及轴承摩擦力矩的影响,结果表明:随载荷比增大,钢球最小接触载荷减小,钢球旋滚比增大,轴承摩擦力矩减小;精密轴系最优径、轴向载荷比为1.25~2.00。采用直流无刷电动机驱动精密轴系,通过电动机电流间接反映轴承摩擦力矩变化及其波动,验证了仿真分析的正确性。

轴向载荷下双金属机械复合管界面紧密度研究

为研究应用于油气田集输和海洋工程等领域的双金属机械复合管界面的紧密度特性,建立了液压成型及轴向载荷下双金属机械复合管力学模型,对比了梯形加载、递增式加载与脉动加载液压成型工艺对复合管界面紧密度的影响,探究了轴向载荷下成型压力与结构参数对复合管界面紧密度的影响规律。结果表明,脉动加载液压成型工艺与梯形加载、递增式加载加工工艺相比,管间残余接触压力提升45%,可以更好地保证双金属复合管成型的稳定性;提高成型后的残余接触压力,有助于增强复合管抗载能力;外基管壁厚对复合管承载力的影响最大;内衬管单独承受拉伸载荷时界面分离现象最明显,增加内衬管壁厚能延缓界面分离。

大位移水平井连续油管牵引器轴向载荷分析

在油气田开发与生产的过程中,大位移水平井技术是一种极为重要的提高油气采收率的方法。随着我国油气资源的勘探开发逐渐转向深层和深海,传统的钻井和完井技术已经难以满足复杂地质条件下的开发需求,因此连续油管技术因其作业效率高、环境影响小等优点,成为了解决上述挑战的有效手段之一。然而,由于连续油管直径小,材料强度低,与井壁间摩阻过大而容易发生屈曲自锁。为了增加水平井的延伸长度,连续油管牵引器是实现大位移水平井连续油管作业的关键设备。在牵引过程中,牵引器承受的轴向载荷是影响其作业安全性和效率的重要因素。轴向载荷过大可能导致连续油管的损坏,甚至发生事故,从而影响油气田的正常生产。因此,对大位移水平井连续油管牵引器轴向载荷进行准确的分析与评估,对确保连续油管作业的安全性和高效性具有重要意义。In the process of oil and gas field development and production, large-displacement horizontal well technology is an extremely important method to improve oil and gas recovery. As the exploration and development of my country’s oil and gas resources gradually shifts to deep layers and deep seas, traditional drilling and completion technologies have been unable to meet the development needs under complex geological conditions. Therefore, coiled tubing technology has become one of the effective means to solve the above challenges due to its advantages such as high operating efficiency and low environmental impact. However, due to the small diameter and low material strength of the coiled tubing, the friction between the coiled tubing and the well wall is too large, which makes it easy to buckle and self-lock. In order to increase the extension length of the horizontal well, the coiled tubing tractor is a key equipment for realizing the large-displacement horizontal well coiled tubing operation. During the traction process, the axial load borne by the tractor is an important factor affecting its operation safety and efficiency. Excessive axial load may cause damage to the coiled tubing or even accidents, thereby affecting the normal production of the oil and gas field. Therefore, accurate analysis and evaluation of the axial load of the large-displacement horizontal well coiled tubing tractor is of great significance to ensure the safety and efficiency of the coiled tubing operation.

仿工程条件锚杆轴向载荷应力波法测试实验系统研制与教学实践探索

轴向载荷是反映锚杆支护初期支护质量和后期支护效果的重要指标。目前锚杆轴向载荷测试实验教学中多采用传统的机械式测试设备,有待开展新型无损测试实验系统和教学手段。为解决该问题,研发了仿工程条件锚杆轴向载荷应力波法测试实验系统,通过设置轴向加载模块参数,并进行应力波信号的采集与处理,可将实验所得时域波形图划分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,分别对应低、中、高三种轴向载荷,实现锚杆轴向载荷的判定。该套实验系统可将矿业工程学科前沿知识运用到实践教学中,开展模拟工程现场锚杆的轴向载荷无损检测实验,拓展了锚杆支护无损检测实践教学方法。

轴向载荷对任意弹性约束梁固有频率影响的新分析

对Bernoulli-Euler梁受轴向载荷时的横向振动特性进行分析。获得满足受轴向载荷梁自由振动微分方程的挠度函数的解析表达式,并给出两端为任意弹性约束梁固有频率方程的解析形式,从而可求解出各阶频率和对应的各阶模态。得到5种经典边界条件下受轴向力梁频率方程的简洁形式,选取其中4种边界条件梁进行数值计算。所得结果与利用动刚度法与Wittrick-Williams算法的结果一致。对于5种含有弹性约束边界且受轴向载荷梁,给出其固有频率方程的解析形式及特定轴向力下频率的数值解。所得解析频率方程是精确的,可校核其他数值方法的精度,且在振动优化和模态分析上具有较好的参考价值。结果表明:在轴拉作用下梁的无量纲频率明显比在轴压作用下梁的无量纲频率大;且轴拉时梁无量纲频率随着轴向拉力的变大而逐渐变大;轴压时梁的无量纲频率随轴压力的变大而变小,其中轴压力的值应不超过欧拉临界力。还给出若干种边界条件时轴力对梁基频影响系数的实用公式,误差不超过1%。

不同轴向载荷下氮化硅全陶瓷轴承润滑特性

全陶瓷球轴承广泛应用在航天航空领域、燃气发动机和极端工况下,然而针对全陶瓷轴承油润滑特性的研究比较少见。以氮化硅6206全陶瓷深沟球轴承作为研究对象,在轴承测振仪上开展陶瓷轴承润滑特性实验研究,采用拟静力学和最小油膜厚度理论通过MatLab的牛顿迭代法得到比较精确的数值解,分析陶瓷轴承的接触载荷、轴向载荷、离心力、最小油膜厚度之间的关系,并通过改变供油量和轴向载荷得到陶瓷轴承在不同工况下的振动规律。实验结果表明:在轴向载荷相同条件下球与外圈之间的接触载荷比球与内圈之间的接触载荷大,轴向位移随着轴向载荷增加呈递增趋势;在轴向载荷一定时,存在一个最佳供油量使轴承振动最小,在干摩擦条件下轴承振动随着轴向载荷增加呈先减少后增大的趋势。

考虑轴向载荷时不同因素对轴箱轴承接触应力影响

变轨距转向架轮轴装配关系为间隙配合,与传统转向架轴箱轴承相比,其轴箱轴承承受的轴向载荷更大,需考虑轴向载荷对轴承接触应力的影响。文章采用仿真软件Romax建立某1435/1520 mm高速变轨距转向架轴箱轴承仿真模型,考虑轴向载荷时不同轨距、不同滚子修形方式和不同轴向游隙对滚子与内圈接触应力的影响。计算结果表明:当轨道为宽轨时,轴承承受轴向载荷后,轴承接触应力情况比轨道为标准轨时更严重,并且未修形滚子的最大接触应力不满足标准要求;轴承承受轴向载荷后,4种修形滚子比未修形滚子均能降低最大接触应力和应力集中系数,其中对数修形滚子承受轴向载荷的能力优于其他3种修形滚子;当轴承承受轴向载荷后,最佳轴向游隙会继续向负游隙方向减小。

基于事故管道断后碰撞痕迹的轴向载荷研究

针对典型油气管道焊缝事故案例,基于管道断口特征和现场痕迹,推断管道轴向承载和环焊缝开裂失效过程,是揭示管道环焊缝失效机理的途径之一。本文以某X70管道环焊缝开裂事故为例,根据管道断口碰撞痕迹,采用有限元仿真分析方法,通过反演推算方式研究了管道开裂后的运动碰撞过程,确定了管道开裂前的轴向承载情况。结果表明:管道环焊缝位置断裂前的轴向应力范围约为590~640 MPa,此时环焊缝的轴向应力已超过管道自身的屈服强度。该研究为事故管道轴向承载评估提供了一种估算方法。

单轴向与多轴向随机载荷下星载单机的疲劳损伤研究

基于随机振动频域理论,采用“3σ法则”和等效应力-应变的疲劳分析方法,对比研究单轴、多轴载荷下某星载单机的疲劳损伤,评估两种试验方案的等效性。结果表明:该单机对z向激励敏感,z向随机载荷造成的疲劳损伤远大于x、y向载荷;多轴向随机载荷作用下单机的最大等效应力、疲劳损伤累积均大于单轴向随机载荷作用;3个正交轴下的单轴依次振动替代多轴随机振动试验的等效方案为欠试验方案,需要从定量角度优化试验方案。

基于测温法验证轮毂单元轴承载荷大小分配

汽车在运行过程中,轮毂轴承由于受到径向载荷、轴向载荷以及其他相关因素的影响,使得轮毂轴承温度升高,而温度升高会加剧轮毂轴承的磨损,其磨损又会导致轮毂轴承升温的正相关负面影响。因此,在轮毂疲劳试验的过程中,通过热电偶点接触式的方法对轮毂轴承内圈的温度进行监控,直观掌握轴承内圈温度的变化,也为轴承优化以及其他相关研究提供客观,有效的数据支撑。

轴向载荷周期结构梁的弯曲振动带隙特性

各种载荷广泛存在于结构振动中,影响结构的振动特性。利用传递矩阵法,建立了轴向载荷周期结构梁弯曲振动特性理论模型,能够计算轴向载荷周期结构梁弯曲振动的能带结构和传输特性。研究表明,轴向载荷周期结构梁弯曲振动存在带隙,并分析了轴向载荷对带隙频率范围和衰减的影响。通过调节载荷条件,可以实现了超低频带隙特性。通过调节轴向载荷的大小和方向可以提高带隙的适应性。

海上风电大直径单桩基础灌浆连接段轴向静载荷试验

灌浆连接段是海上风机大直径单桩基础的重要组成部分,其承载性能直接影响到基础稳定性。借助模型试验手段,以海上风机大直径单桩基础灌浆连接段为研究对象,针对灌浆连接段长度、剪力键设置、灌浆连接段形状等设计参数,确定"较短无剪力键"、"较短有剪力键"、"较长有剪力键"、"锥形有剪力键"4种模型试件,开展了轴向静载荷作用下的模型试验,研究了各设计参数对于灌浆连接段承载性能的影响。结果显示:在轴向静荷载作用下,锥形有剪力键试件承载力最优,较长有剪力键试件次之,较短无剪力键试件最差。证明了剪力键设置以及灌浆连接段的锥形构造对于提高大直径单桩灌浆连接段轴向承载性能的作用,为实际工程设计提供了技术参考。

轴向载荷作用下钢管混凝土的徐变

研究钢管混凝土在轴向载荷下的徐变特性涉及两方面 :徐变函数和计算方法。为适合工程应用 ,在徐变分析中采用“迭加法”和 ACI2 0 9- R82密闭混凝土徐变公式 ,就紧箍力的有无分别讨论钢管混凝土的时变特性。计算中采用弹性假设 ,通过离散时间的方法计算由于核心混凝土受载变化导致的徐变情况。在有紧箍力的情况下 ,考虑其在径向和轴向对钢管壁和核心混凝土的作用 ,利用弹性变形可迭加的性质得出徐变的表达式。

轴向均布载荷下压杆稳定问题的DQ解

叙述了微分求积法(differential quadrature method)的一般方法,研究用微分求积法求解在均布 轴向载荷下细长杆的稳定问题.通过Newton-Raphson法求解非线性方程组,以及对问题进行线性假设后求 解广义特征值方程,得到了精度很高的后屈曲挠度数值和临界载荷数值.与解析解和其他近似解相比,微分求 积法具有较高的精度和简便性.

轴向载荷对套管螺纹连接应力的影响分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况 ,采用有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行了分析计算 ,研究了API长圆螺纹套管在轴向拉、压载荷作用下 ,螺牙面的接触压力和应力分布规律 ,结果表明 :API长圆螺纹套管接头最大接触压力出现在公扣的根部 ,并且前 4扣的接触压力和应力较大 ,最有可能发生粘扣和屈服破坏。对在深井、大位移井中正确选用API长圆螺纹套管 。

轴向载荷对海洋深水钻井隔水管力学特性的影响分析

文章建立了深水钻井时在海流、波浪等海洋环境载荷的作用下,隔水管及底部球接头静态分析的三维有限元力学模型,考虑了隔水管在外载作用下的小应变、大变形和轴向力影响等特点,引入了非线性理论,其计算结果更加符合实际情况。海洋深水钻井隔水管的轴向载荷对其力学特性有显著的影响,因此,在实际钻井作业过程中,隔水管顶部应保持足够的张力,避免隔水管处于受压状态。

轴向运动梁在轴向载荷作用下的动力学特性研究

研究了轴向运动Timoshenko梁在轴向载荷作用下的振动特性。首先通过考虑轴向拉压载荷作用,根据Timoshenko梁理论和Hamilton原理建立了梁的横向振动控制微分方程,推导了简支-简支边界条件下的梁的无量纲频率随轴向载荷的变化关系,采用新的无量纲化形式消除了无载荷作用下控制方程的奇异性。通过微分求积法进行数值求解并对结果进行验证,分析结果表明:无载荷作用下,长细比越大,越易达到失稳状态;在相同运动速度下,受压状态时比受拉状态下更易达到失稳;临界速度随着轴向载荷的绝对值的增大而减小。通过研究探索了影响临界速度和临界载荷的因素以及两者的关系,对于轴向受载运动系统设计具有一定指导意义。

叶轮出口结构形式对压气机性能及轴向载荷影响分析

采用Numeca数值分析软件分析了3种不同出口结构形式的压气机叶轮性能,等出口大径情况下径流叶轮压比最高,斜流叶轮压比最低,效率方面则是半斜流叶轮最高。通过压气机流场分析发现,各转速小流量下,径流叶轮在叶轮出口轮缘一侧产生大范围的回流,斜流叶轮则在轮毂一侧产生较大范围的回流,而半斜流叶轮兼有径流叶轮和斜流叶轮设计特点,轮毂和轮缘两侧的流场均得到明显改善。在堵塞流量附近工况点,半斜流叶轮和斜流叶轮出口相对马赫数较径流叶轮略小,利于堵塞流量的增加。通过轴向载荷分析发现,由于斜流叶轮和半斜流叶轮相比等直径的径流叶轮压比较低,导致由压气机轮背指向压气机进口的轴向力减小,使得整个增压器转轴有向涡端运动的趋势,由此容易导致止推轴承压端磨损严重;与此同时,转轴移动也会使得叶轮与压气机蜗壳的轴向间隙增大,导致半斜流叶轮与斜流叶轮效率降低。

轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响研究

大长细比飞行器的刚性模态和弹性模态极易发生耦合失稳现象。轴向载荷作用下其结构刚度特性会发生变化,进一步降低其稳定性。使用有限元方法分析了大长细比导弹在轴向载荷作用下的结构刚度特性。采用当地流活塞理论计算弹性体变形的气动力,耦合结构运动方程,基于模态坐标在状态空间内实现结构运动方程的特征值分析和时域求解,研究轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响。研究发现:大轴向过载作用下,大长细比导弹的刚性模态和弹性模态将出现耦合失稳,且随着轴向过载的增加,弹体的结构刚度特性下降,失稳速度降低。

排气制动对增压器涡轮轴向载荷影响的研究

本文中针对同时采用排气制动和涡轮增压的车辆,分析其在排气制动工况下增压器的工作状态。通过排气制动与增压器联动试验得出数值计算所需的边界条件,并据此计算涡轮转子在稳态工况和过渡工况的轴向受力。结果表明,在排气制动工况下,增压器涡轮转子的轴向受力反向,且排气背压越高,涡轮转子所受轴向力越大;在工况切换过程中,涡轮转子所受突变载荷较大,最高值达221N,工况切换时间越短、背压越高,轴向冲击载荷越大。因此确定合理的排气背压和工况切换策略可有效降低涡轮转子所承受的轴向载荷。