织构化盘式摩擦副性能及优化设计研究

为探索提高盘式摩擦副抗摩擦磨损性能的有效途径,以斜盘柱塞泵配流副为研究对象,综合运用仿真分析及试验研究方法对比分析了面积织构率和截深形状相同条件下,椭圆开口和圆形开口离散凹坑微织构及沟槽形微织构配流副的摩擦因数随织构形貌、转速和压力的变化规律。研究结果表明:摩擦因数随转速的增大而显著降低,随压力的增大而降低,椭圆开口离散凹坑微织构为三种微织构中提高配流副性能最优者。对椭圆开口离散凹坑微织构进行多目标参数优化,得出的最优参数为:椭圆开口长轴半径为452μm、短半轴为187μm、径向中心距为0.7 mm。试验结果表明,优化后的织构在不同工况下较优化前摩擦因数和磨损量均有不同程度的降低。

盘式制动器温度场的分析研究

针对制动器温度场的研究分析,建立额定起重量32 T的钳盘式制动器三维模型,同时在Workbench中添加制动器材料的各个参数,设置摩擦副间的接触关系,施加制动盘和制动衬片载荷、约束,对制动器制动过程产生的温度场进行仿真。使用LM算法建立包括时间、摩擦因数、制动压力、初始转速的多元非线性数学模型,通过Matlab进行回归分析。最终拟合结果和有限元仿真结果吻合,验证了起重机制动器温度模型的正确性。

踏面与盘式两种制动模式温度分布特征的模拟分析

探究1∶1踏面制动与缩比盘式制动得到的温度场存在偏差的原因,有利于提高利用缩比制动模式评价制动摩擦副热负荷能力的精度。基于TM-I型缩比车辆制动试验台和1∶1制动试验台,采用ADINA有限元软件,在制动压力10、15、20 kN和初速度60、80、105 km/h条件下,模拟计算2种制动模式的温度场,并分析影响2种制动模式温度偏差的因素。结果表明:1∶1踏面制动模式和缩比盘式制动模式得到的温度存在明显差别,踏面制动的温度均高于缩比盘式制动的温度;2种制动模式的温度差别随压力的变化不明显,但随制动初速度增加而明显加大;踏面制动由于摩擦面积集中,散热程度不良,随初速度从60 km/h增加到105 km/h,制动温度增加幅度为56%~77%,盘式制动由于摩擦弧长沿盘半径方向的不均匀,散热面积大,制动温度随初速度增加幅度为32%~44%。

局部冲刷下砂土中桩-盘复合基础H-T联合承载特性

海上风机基础工作时既承受复杂组合荷载作用,也受波流冲刷影响。单桩-摩擦盘复合基础同时结合了单桩与重力式基础的特点,摩擦盘还可起防冲板作用。为探讨砂土地基中H-T联合作用时局部冲刷对这种复合基础承载特性的影响,首先基于室内水槽试验装置,完成了一系列模型载荷试验;获得了冲刷前后桩-盘复合基础的荷载-位移曲线,经无量纲化处理与曲线拟合,获得H-T联合受荷桩-盘复合基础的承载包络线及其简化计算公式。然后,采用有限元细化分析了主要冲刷参数(冲刷深度、冲刷宽度、冲刷角度)及加载点高度对复合基础承载特性的影响,结果表明:冲刷坑的存在使复合基础的横向及扭转抗力明显降低,削弱程度分别可达25%及45%;进一步分析表明,桩身弯矩值随加载点高度的增加而显著增大,随预加扭矩的增加呈下降趋势;局部冲刷会明显削弱复合基础的承载力,同时H-T联合作用时相应的承载力包络线向内发生不同程度的收缩;其中,冲刷深度的影响最大,对横向抗力与扭转抗力的削弱程度分别可达约35%及60%,冲刷角度次之,冲刷宽度的影响最小;此外,不同加载路径下桩-盘复合基础承载力包络线呈现一定程度的差异。

一种新型大直径多盘土锚承载力数值模拟分析

新型大直径多盘土锚是采用专业扩孔成盘装置进行多次扩孔,形成多个空腔,在钻孔中放入带有对中支架的钢绞线,灌注水泥砂浆,固化后得到的。为研究该土锚抗拔特性,将等直径土锚作为对照组,运用FLAC3D软件对其在不同荷载作用下的极限抗拔承载力、竖向位移、轴力、锚盘承担荷载和侧摩阻力等方面进行数值模拟分析。结果表明:相同条件下,新型大直径多盘土锚的极限抗拔承载力相较于等直径土锚提高了50%;达到各自极限抗拔承载力时,新型大直径多盘土锚的竖向位移相较于等直径土锚减少了24.22%;新型大直径多盘土锚的侧摩阻力较小且增速较慢,达到极限抗拔承载力时,锚盘分担荷载占施加总荷载的32.094%。

花键约束下变形摩擦片角向摆动的数值分析

为了揭示离合器分离状态下摩擦元件变形前后的动力学特性差异,本文研究了花键约束下不同变形程度摩擦片的角向摆动特性,分析了花键界面和翘曲变形对摆动的影响。本文对平直摩擦片进行了力学分析,并建立了平直片角向摆动的动力学模型。在此基础上,对平直片引入薄板的变形函数,考虑几何差异推导出了变形摩擦片的摆动模型。同时,与经典边界条件对比,在摩擦片内径的花键约束处采用了摩擦边界,并且基于几何结构推导出了最大允许摆动角。通过数值仿真,在时域和频域分析了各影响因素对摆动的影响。结果表明:旋转的摩擦片受扰动后,角向摆动频率随转速的增加而增加,而翘曲变形会降低摆动频率。此外,最大摆动角度在低转速时会延长摩擦片摆动的时间,摩擦力则会降低摆动的时间。

新型装配式自复位RC剪力墙设计与性能研究

为满足结构施工效率高、震后功能可恢复的多重目标,提出了一种新型装配式自复位RC剪力墙。该新型剪力墙主要包含RC墙板、碟簧复位装置和摩擦耗能装置,三者仅通过高强螺栓组装而成,施工方便且效率高;在地震作用下,主要由碟簧复位装置和摩擦耗能装置提供抵抗弯矩和恢复力,能减小整体剪力墙构件的震后残余变形和损伤,有效提高其震后功能可恢复性。该文分析了新型装配式自复位RC剪力墙的截面受力形式,提出了其截面承载力计算公式;设计了一新型装配式自复位RC剪力墙构件进行数值模拟,获得了其滞回性能,对比分析了其与普通剪力墙的承载力、耗能能力、自复位性能。结果表明:在相同位移角下,新型装配式自复位RC剪力墙的承载力小于普通剪力墙,但其极限承载力与普通剪力墙的峰值承载力相当,且其在超大震(2.0%位移角)下的残余位移角仅为0.31%,具有优异的自复位能力,能使结构在震后具有低损伤、功能可恢复的特点。增大碟簧复位装置的预压力,可有效提高新型剪力墙构件的承载力和累积耗能,但残余变形也相应增大。

盘式制动器摩擦片厚度监测装置的设计与仿真

通过对盘式制动器的研究,设计出一款基于霍尔传感器的可以用来监测盘式制动器摩擦片剩余可用厚度的机械装置。首先,通过对盘式制动器的空间结构进行分析研究,设计出监测装置,并用CATIA软件画出监测装置和盘式制动器主要零件的三维模型;然后,通过分析霍尔传感器的安装与使用,用Proteus软件进行电路系统的搭建;最后,通过监测原理的分析并用Keil进行编码,并将文件上传到单片机系统中。通过模拟仿真发现完整的机械装置与单片机系统的协作可以达到实时监测制动器厚度的目的。

动车组碳陶(C/C-SiC)制动盘开发与特性研究

采用化学气相渗透法和反应熔体浸渗法组合工艺制备了缩比碳陶制动盘,盘体材料抗拉强度106 MPa、抗压强度355 MPa、抗弯强度195 MPa,垂直和水平方向导热系数分别为41.1、38.8 W/(m·℃),导热性与强韧性协调关系较好。匹配粉末冶金闸片开展了碳陶制动盘摩擦磨耗缩比试验,基于试验结果建立并修正了制动盘传热过程的有限元仿真模型。试验与仿真分析结果表明:碳陶制动盘的耐磨性和耐热性均较好,且对偶闸片摩擦系数稳定、磨耗量满足行业标准要求。

带式输送机制动摩擦片的磨损研究

针对制动摩擦片的磨损性进行实验分析,制备两种金属基摩擦片试样,通过摩擦磨损试样表明,两种试样摩擦系数随着制动压力及制动速度的增加而逐渐增加,具有较高的稳定性,且试样2的摩擦系数要大于试样1;磨损率随着制动压力及制动速度的增加呈现一定的上升趋势,具有较强的不稳定性,试样1随着制动速度及制动压力的增加,其磨损率呈现较大的上升,而试样2的磨损率变化较小。

基于LabVIEW的销盘式摩擦磨损试验机设计

为了初步检测各种试样的摩擦磨损特性,研制了一台销盘式摩擦磨损试验机。该试验机结构简单,采用LabVIEW软件开发测试系统程序,建立可视化多参数测试主界面,对试验数据进行实时采集、处理、显示及存储。通过摩擦磨损试验证明了该试验机可满足试样摩擦磨损研究需要。

基于销/盘试验机的摩擦噪声试验与仿真研究

为了研究摩擦噪声的产生机制和影响因素,利用销/盘试验机对以转子式压缩机曲轴-法兰材料制成的销/盘试样进行摩擦噪声试验研究;应用ABAQUS有限元软件,建立销/盘试验机有限元模型,利用复特征值分析方法预测该系统摩擦噪声的主频,并与试验结果进行对比;讨论相关参数对系统的稳定性和摩擦噪声的影响。结果表明:销与盘法向和横向振动的耦合是引起系统自激振动和摩擦噪声的重要因素;当系统摩擦界面处的摩擦因数大于系统临界摩擦因数时,系统开始出现不稳定振动,且摩擦因数越大,系统越不稳定,越易出现摩擦噪声;法向载荷对系统稳定性的影响不大;选择具有合适弹性模量的摩擦副材料可以抑制摩擦噪声的产生。

闸片沟槽织构对盘式制动尖叫的影响

为研究制动闸片沟槽织构对盘式制动系统制动尖叫的影响,基于摩擦自激振动理论,建立盘式制动系统普通闸片和沟槽闸片有限元模型,采用复特征值分析法研究该盘式制动系统的摩擦自激振动特性。利用该有限元模型开展沟槽的宽度和深度的参数化分析,获得其对制动尖叫的影响规律。结果表明:制动闸片与制动盘间的摩擦自激振动是导致制动尖叫发生的主要原因,沟槽型闸片对抑制制动尖叫具有明显效果;当闸片沟槽深度在5~20 mm区间内,盘式制动系统的稳定性随沟槽深度的增大而呈现逐渐降低的趋势,表明沟槽深度越小,发生摩擦自激振动的可能性越小;在沟槽宽度5~20 mm范围内,随沟槽宽度的增大,盘式制动系统的稳定性先增大后降低,在沟槽宽度为10 mm时,系统发生制动噪声的可能达到最大。

基于Ansys Workbench的盘式制动器关键件的结构设计与模态分析

制动系统是汽车安全行车中非常重要的组成部分,确保驾驶员能够安全控制汽车在行驶中的减速和停车。盘式制动器是汽车制动系统中常见的一种类型,其工作特点是高速、高温和振动影响。盘式制动器工作中的高温、振动对其工作性能有较大的影响,直接影响着制动器的安全性。文章通过对盘式制动器关键件进行有限元仿真分析,得到了关键件的前6阶固有频率和振型,以此准确掌握其振动特性,并对摩擦衬垫结构进行相应的设计和分析,研究结果为盘式制动器关键件的设计提供一定的理论参考依据。

盘式制动器模态及热衰退机理分析

热衰退是影响制动器稳定性的重要因素。运用ABAQUS/Explicit建立制动盘热-力耦合有限元模型分析热衰退机理,对制动盘与摩擦片进行有约束模态分析。仿真与研究表明,在模态分析中制动器边缘振动更加显著,振型多为轴向弯曲;振动恶化盘-片接触导致应力与温度梯度大、分布不均现象;实际制动工况下摩擦系数数值波动大。

基于FLAC^(3D)下新型多盘土锚抗拔承载力分析

新型多盘土锚是采用新型偏心块旋转挤土扩孔装置进行多次扩孔,在地下结构中生成空腔,在预先钻成的孔中置入钢绞线,注入水泥砂浆,待水泥砂浆硬化得到。为研究该土锚抗拔特性,将等直径土锚作为对照组,运用FLAC^(3D)软件生成所需模型,随后对模型在不同拉力下的荷载与位移关系、荷载与轴力、荷载与锚盘承担荷载、荷载与侧摩阻力的关系进行分析。结果表明:相同大小、相同位置的荷载,在新型多盘土锚的极限抗拔承载力对比等直径土锚的极限抗拔承载力拉高了100%,新型多盘土锚的竖向位移小于等直径土锚的竖向位移。新型多盘土锚在达到极限抗拔力时,锚盘所承担的荷载达到了总荷载的36.576%。

铁路隧道TBM破碎岩石机理及破岩力影响因素研究

为了解决TBM盘形滚刀破碎的问题,提高滚刀的破岩效率,以新建兰州至重庆铁路西秦岭隧道作为研究案例,通过数学物理方法求解滚刀在岩体受压破坏阶段和剪切破坏阶段的破岩力,并分析滚刀几何参数和岩体力学参数对破岩力的影响。研究结果表明,不同刀刃半角的盘形滚刀破岩力随贯入度均呈现明显的非线性增加后趋于收敛的趋势,盘形滚刀破岩力随着刀刃半角的增加而增加,刀刃半角超过12°时,滚刀破岩力急剧增加;在刀盘每转贯入度<2 mm时,盘形滚刀的破岩力随贯入度增加呈非线性增加,而刀盘每转贯入度≥2 mm后,则呈线性增加;内聚力对盘形滚刀破岩力的影响与内摩擦角规律一致。

硅氧烷改性环氧树脂对铝基复合材料制动盘配套闸片摩擦系数的影响

以端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)与环氧树脂(EP)为原料,合成了硅氧烷改性环氧树脂(ES),用其与热固性酚醛(PF)共混(PF/ES)作为黏结剂,与PF、PF与EP共混物(PF/EP)进行比较,研究其耐温性和韧性。并制备了匹配铝基复合材料(AMMC)制动盘的闸片材料,探讨了多种压力和转速条件下黏结剂对刹车片摩擦性能的影响。结果表明,引入HTPDMS提高了EP的耐温性,与PF共混后700℃以上残留物质量较PF提高181.1%;PF/ES具有较高的韧性,其冲击强度较PF和PF/EP分别提高467.1%、270.4%;采用PF/ES制备的闸片在停车制动和高温制动中摩擦系数(COF)稳定、大小适宜、不伤盘;共聚焦显微镜下观察在停车制动阶段出现了不连续的转移膜,主要的磨损形式为黏着磨损、疲劳磨损,高温制动时PF/ES制备的闸片表面存在碳化膜,主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。

基于接触摩擦模型汽车盘式制动器场分布分析

汽车制动器制动过程中温度场、应力场等相互耦合,对系统的可靠性具有重要影响。针对应广泛的盘式制动器开展研究,根据制动原理,对影响会制动的关键参数进行分析,并根据车型参数进行验证。采用接触摩擦模型,对制动器的盘、片的热力耦合特性进行分析,建立数学模型,并采用ABAQUS建立仿真模型。选取紧急制动工况,设置制动初速度,获取各种特性参数场的分布规律,并对热力耦合特性进行分析;搭建盘式制动器性能分析台架,选取相同的紧急制动参数,获取整个制动规程中温度变化规律。结果可知:制动盘片接触的过程为非均匀接触,峰值压力为27.47MPa,最高接触应力为123.2MPa,均满足材料强度的使用要求;试验测试结果最高温度为562℃,出现在整个制动过程的结束前0.9s;仿真与试验测试温度变化趋势一致,且误差小于5%,表明摩擦接触模型分析结果是可靠的,为此类研究提供参考。

相对转速对湿式多片离合器磨合过程摩擦磨损特性的影响

湿式多片离合器摩擦元件磨合过程对其使用寿命和工作品质有重要影响.以铜基粉末冶金摩擦片和30CrMnSiA对偶片为研究对象,针对实车转速工况,使用SAE#2试验台进行湿式离合器循环接合试验.从全局摩擦特性和瞬时摩擦波动性两方面对磨合过程进行研究,应用金相显微镜得到磨合前后摩擦表面微观形貌特征和磨损机理.结果表明:转速的增加降低了磨合初期平均摩擦系数的下降速率及其随后的波动幅度;平均摩擦系数在低转速工况下呈现下降趋势,而高转速工况下呈现上升趋势.虽然提高转速可获得平滑的摩擦表面,并降低瞬时摩擦波动幅度,然而转速过高时,摩擦界面较大温升会使其发生热塑性变形,从而使瞬时摩擦波动越来越剧烈.低转速工况下,摩擦表面微凸体在界面匹配阶段发生严重剪切断裂,而后主要为塑性变形;高转速工况下,微凸体发生渐进式剪切同时伴随弹塑性变形.