Finite Element Analysis of 6300 Deep Groove Ball Bearing

Rolling bearing is widely used in mechanical support, its general components are the inner ring, outer ring, the ball, retainer etc.. Now many companies in developed countries and university in the rolling bearing as the research object, and has made great progress in design theory, the experiment method and production technology etc. We will use the finite element ANSYS to establish the model of deep groove ball bearing. Through the contact analysis, we can get the contact stress between the rings and balls, strain, contact state, penetration, sliding distance and the friction stress distribution. These values are compared to the theoretical values with Hertz theory, and they have better consistency, provide the good theoretical basis for the optimization design of rolling bearings.

不同雷诺数下螺旋槽径向气体轴承承载特性分析

为研究螺旋槽径向气体轴承在不同雷诺数下承载力的变化规律,建立基于Ng-Pan理论修正的气体轴承润滑模型,利用有限差分法求解该模型,得到不同雷诺数下轴承的承载特性,分析轴承几何参数和槽型参数的变化对承载力的影响。结果表明:螺旋槽径向气体轴承在非层流润滑状态下承载力大于层流润滑状态下的承载力;轴承几何参数对承载特性影响显著,其中随偏心率增大承载力呈发散式增大,且非层流状态下承载力与层流状态下承载力差距加大,随长径比增大承载力呈收敛式增加;轴承槽型参数中槽宽比、槽深比对承载特性有明显影响,随槽宽比、槽深比增加轴承承载力增加,而槽数对轴承承载力的影响并不显著,螺旋角对非层流状态下轴承承载力影响较大;轴承进口压力对承载性能有明显影响,随进口压力增大,承载力在层流状态下增加,在非层流状态下波动较大。

基于“筋骨并重”理论探寻慢性跖腱膜炎的中医药研究进展

如何正确诊疗跖腱膜炎,提高和稳定疗效、减轻患者痛苦是当前医学研究的重点。“筋骨并重”是中医学治疗骨伤疾病的核心理念,其核心是微创与无创理念的精辟写照,是对人体中骨与软组织的关系处理准则,在临床治疗中有着重要的指导意义。在这一理论指导下,现代临床也较多地针对该病进行综合性治疗。但是,这一理论并未获得充分的临床证据支持。根据跖腱膜炎的临床特点,结合中医学认识,我们认为其发病的关键病机是“骨错缝、筋出槽、筋骨失和”。本研究试从这一认识出发,探讨跖腱膜炎诊治的新思路。

高压膜片破膜压力阈值及影响因素

为了获得二级轻气炮中1Cr18Ni9Ti钢制高压膜片破膜压力阈值、探究开槽形状参数对压力阈值的影响,开展高压膜片在液压加载下的破膜实验,得到高压膜片的破膜阈值及破坏形态。在实验基础上,通过大变形理论建立高压膜片受压理论模型,推导出极限荷载值计算方法;利用有限元分析软件进行有限元模拟,分析开裂过程中有效应变的变化规律,并进行不同开槽深度、开槽角度及开槽形状的有限元模拟研究。研究结果表明:通过大变形理论求解得到的破膜压力阈值与液压加载实验结果吻合较好,计算所得结果与静载实验十分接近;开槽深度、角度、形状的改变均对破膜压力阈值造成影响,开槽深度及角度的减小、槽型为圆弧形均会引起破膜压力阈值的增大;当开槽深度小于某一定值时,膜片的破坏位置将会发生改变。

滑动效应对球轴承滚动体缺陷频率影响的研究

在弹流润滑作用下,球轴承滑动效应引起的滚动体缺陷频率低于理论值,不利于对球轴承进行故障诊断,为此,建立了一种考虑弹流润滑作用下球轴承滑动效应的轴承动力学模型,研究了球轴承滑动效应对滚动体缺陷频率的影响。首先,基于轴承动力学理论和弹流润滑理论,分析了球轴承内各部件间的等效刚度与等效阻尼;然后,根据部件间受力关系,建立了考虑滑动效应的含滚动缺陷故障轴承动力学模型;最后,分析了弹流润滑作用下轴承滚动体与轴承内外圈间的滑动效应,获取了滑动效应对滚动体缺陷频率的影响,并通过试验对模型的正确性进行了验证。研究结果表明:由于球轴承滑动效应的存在,滚动体缺陷频率约为理论值的93.6%;通过增大载荷可抑制滑动效应对滚动体缺陷频率的影响,滚动体缺陷频率约为理论值的96.3%,但由于滑动效应始终存在,滚动体缺陷频率始终低于理论值。该研究结果为弹流润滑作用下球轴承的打滑抑制与故障诊断提供了参考依据,丰富了轴承故障动力学建模理论。

刮板输送机中部槽耐磨性能优化与应用研究

为有效提高刮板输送机中部槽的耐磨性能和使用寿命,对中部槽结构进行优化设计。基于非光滑耐磨理论,使用SolidWorks和ANSYS软件建立了刮板输送机中部槽的三维有限元模型,对中部槽在光滑状态/非光滑状态下的接触应力进行模拟研究。结果表明:在中部槽中板表面设置凹槽结构可以显著改善摩擦磨损现象,提高耐磨性能;凹槽最优参数为直径2 mm、深度5 mm、横向及纵向间距50 mm,最大接触应力值为353.631MPa,下降幅度达到23.78%。将新结构中部槽应用于同忻煤矿8311工作面SGB620/80T刮板输送机,新结构中部槽结构及运行稳定,使用寿命提高1倍,对刮板输送机中部槽结构进行凹槽改进设计能有效地提高其耐磨性能,延长使用寿命,经济安全效益显著。

深槽型带式输送机输送带悬垂指标分析

针对经典悬链线理论确定输送带悬垂指标存在精确度的问题,同时考虑到深槽型带式输送机很多应用于斜巷甚至大倾角斜巷,故此,在分析输送带悬垂度时,引入输送带弹性模量以及输送机倾斜角。分别用经典与弹性悬链线理论,推导出相邻辊组间最大悬垂量的解析式。通过实例进行仿真验证,进而得出结果,并展现其规律性。结果表明:引入弹性模量计算结果与经典悬链线理论的计算结果差异明显。倾斜角大于15°时不能忽略倾斜角对输送带悬垂指标的影响,对深槽型带式机设计校核以及运行安全、生产节能具有重要意义。

煤矿用刮板输送机中部槽耐磨优化与应用

中部槽是刮板输送机中非常重要的结构部件,磨损是常见的失效形式。本文概述了非光滑耐磨理论和刮板输送机的工作原理,在此基础上利用SolidWorks和ANSYS软件建立了中部槽的接触分析有限元模型。研究发现,相同工况条件下,中板表面处于光滑状态和非光滑状态下的最大接触应力分别为463.961 MPa和386.47 MPa,说明在中板表面设置凹槽可有效改善其磨损现象。以凹槽直径、深度、间距为优化变量,优化中部槽耐磨现象,发现当直径、深度、横向间距、纵向间距分别为2 mm、5 mm、50 mm、50 mm时,中板表面最大接触应力达到最小状态,与光滑状态比较最大应接触应力降低了23.35%。将新的中部槽应用到刮板输送机中,并进行一年时间的工业应用,发现效果显著,使用寿命预计可延长15%左右,产生了很好的经济效益。

同时考虑实际气体效应和滑移流效应螺旋槽干气密封性能分析

为分析考虑实际气体效应和滑移流效应的螺旋槽干气密封性能,通过维里实际气体状态方程代替理想气体状态方程、有效黏性系数代替动力黏度修正窄槽理论螺旋槽干气密封气膜压力控制方程。以氮气(N_2)、氢气(H_2)、二氧化碳(CO_2)为例,分别计算、对比无滑移理想气体、滑移理想气体、无滑移实际气体、滑移实际气体时螺旋槽干气密封的泄漏率、槽根处压力、端面开启力。结果表明:滑移流效应使气体泄漏率增大、槽根处压力和端面开启力降低;实际气体效应使易受压缩气体(压缩因子Z<1)的泄漏率、槽根压力、端面开启力增大,使不易受压缩气体(压缩因子Z>1)泄漏率、槽根压力、端面开启力减小。随着气体压力增大,滑移流效应逐渐减弱,而实际气体效应增强;低压下滑移流效应起主导作用,高压下实际气体效应起主导作用。

矩形光栅的衍射特性

本文采用严格的一阶耦合波理论，对矩形光栅的衍射特性进行了分析，给出了ＴＥ模和ＴＭ模同时具有很高的衍射效率时的光栅结构．计算表明：只有在满足Ｂｒａｇｇ衍射条件时，ＴＥ模和ＴＭ模才能达到峰值衍射效率．为了验证理论与编制程序的正确性。

基于空间啮合理论的摆线钢球行星传动根切研究

介绍了摆线钢球行星传动的结构组成和传动原理,提出了利用锥形铣刀包络内、外摆线封闭槽的数学模型,建立了摆线槽齿面的包络面方程。根据空间啮合理论推导出摆线槽齿面的根切界限函数,分析了根切界限函数随基本设计参数的变化规律。结果表明,随着基本设计参数的变化,内、外摆线封闭槽齿面会按一定的先后顺序发生根切,并且总是内摆线槽内侧齿面最先根切,从而得到了不发生根切必须满足的不等式方程,并通过具体实例及计算机图形仿真进行验证。本研究为摆线钢球行星传动的设计制造提供了理论依据。

基于JFO理论的表面凹槽平行轴承间的润滑机制研究

目前表面纹理的润滑机制研究大多采用经典Reynolds方程进行数值分析,忽略了气穴的影响。以一阶Reyn-olds方程为控制方程,将基于Vijayaraghavan-Keith算法的JFO气穴模型用于探讨表面凹槽纹理对无限长平行轴承的影响,分析凹槽的分布形式和气穴压力值对其承载力的影响。结果表明:在润滑剂、滑动速度和最小膜厚保持不变的前提下,影响润滑性能的因素主要有气穴压力、凹槽数量和纹理的布局方式;当气穴发生时,Vijayaraghavan-Keith算法的预测结果较经典Reynolds解更为准确;Vijayaraghavan-Keith气穴算法对凹槽深度的变化并不敏感。

基于空间啮合理论的环件轧制孔型设计

分析了环件轧制变形的啮合运动性质，基于空间啮合理论建立了环件轧制孔型的一般设计方法，并进行了实例设计计算。本文解决了复杂形状环件轧制孔型设计理论问题，对于环件轧制技术的应用和发展具有实际意义。

对称面形光栅TE模的衍射特性

本文采用耦合波方法计算了对称面形光栅的衍射效率，分析了光栅截面面形为正弦、三角形、矩形、梯形光栅衍射效率与光栅周期、沟槽深度的关系，计算了光栅的峰值衍射效率．理论计算表明：合理地选择光栅周期、沟槽深度，对称面形光栅都可以达到很高衍射效率，接近１００％；

滑移流影响螺旋槽干气密封性能的解析法

干气密封低速运转时,气膜很小,受微尺度效应滑移流的影响明显.为准确、有效地计算低速运转下干气密封的性能,以螺旋槽干气体密封为例,采用有效黏性系数方程对Muijderman螺旋槽窄槽理论气膜压力控制方程进行修正,并加以求解,获得不同滑移流模型对干气密封端面开启力、泄漏量、气膜刚度的影响规律.在不同转速、不同膜厚条件下与文献中的有限元法计算结果进行比较.结果表明,通过近似解析法获得开启力、泄漏量、气膜刚度与对照文献差别不大.相同转速下,气膜厚度在0.6~1.2μm时,随着气膜厚度的增加,开启力和气膜刚度变小、泄漏量变大;相同膜厚下,开启力、泄漏量、气膜刚度均随转速的增大而增大.多种滑移流模型计算结果基本重合.

基于ABAQUS的深沟球轴承接触应力有限元分析

滚动体与轴承的内、外圈的接触状态对深沟球轴承的工作性能有重要的影响,本文采用有限元分析软件ABAQUS建立了深沟球轴承的三维有限元模型,重点模拟了在径向载荷作用下,滚动体与内、外圈之间的接触应力的大小及分布情况。并通过赫兹理论解进行了验证。研究结果表明:应用ABAQUS进行接触应力的计算能够获得理想的结果。这也在一定程度上为深沟球轴承的进一步优化分析提供了有用的参考价值。

螺旋槽管外含高浓度不凝组分蒸汽冷凝传热研究

分析了含高浓度不凝组分蒸汽在立式螺旋槽管表面强制对流冷凝的传热机理。在不凝性组分体积百分浓度超过９０％时，螺旋槽管的强化传热效果不明显，而含量为４４％～９０％时，螺旋槽管总换热系数比光滑管提高２０％～３５％。

端部效应修正螺旋窄槽理论应用于液膜机械密封的解析法

针对螺旋槽上游泵送机械密封的研究和设计过程中,利用未考虑修正因素的近似解析法所得结果与试验结果偏差进行比较,为准确、高效地解析计算螺旋槽上游泵送机械密封的性能,考虑液体进入螺旋槽时会产生压力损失的"端部效应",对螺旋槽根处的压力进行了修正,获得了修正后的液膜压力分布近似解析表达式和密封的开启力.并将开启力与未修正的近似解析计算结果、数值模拟结果和试验结果进行了比较.结果表明:修正后的近似解析计算结果与数值模拟结果和试验结果基本吻合,当密封处于低压差工况时,与数值模拟结果的平均相对误差为1.9%,最大相对误差为6.2%,与试验结果的平均相对误差为8.6%,最大相对误差为15.5%;当密封处于高压差工况时,与数值模拟结果的平均相对误差为1.9%,最大相对误差为2.5%.研究结果可为上游泵送机械密封等液膜润滑机械密封的研究、设计和应用提供参考.

一维矩形刻槽相位栅的减反特性与结构优化

为了得到一种结构简单、便于制作的可应用于可见光波段的减反射膜,利用等效介质理论研究了表面具有矩形刻槽周期分布形式的介质膜的减反射特性,比较了4种不同基底材料的减反特性,选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为基底分析了一维单层矩形光栅结构的减反射膜的占空比、蚀刻深度、入射波长和入射角度对减反射特性的影响;给出了可见光波段的减反射膜的结构设计参数。研究结果表明:当入射角小于30°时,可见光中的短波段(0.4μm～0.55μm)反射率低于2%;当入射角小于10°时,该减反射膜可以使0.4μm～0.8μm可见光的反射率低于2%。

模具限制作用对工业纯铜模压变形影响的实验与理论研究

以工业纯铜为研究对象,首先通过工艺实验研究了模具限制作用对模压变形材料的微观组织和力学性能的影响。然后,基于位错理论建立了耦合模具限制作用的材料流动应力演化模型,对模压变形纯铜的流动应力、位错密度以及晶粒尺寸等随应变的变化规律进行了预测,预测结果与实验数据基本吻合。最后,结合实验结果和理论分析揭示了模具限制作用对模压变形工艺的影响规律和内在机理。研究表明,由于模具限制作用的存在,刃型位错攀移时的扩散激活能明显升高,位错动态回复速率降低,从而保证了变形后期较高的位错密度,工艺的晶粒细化与力学性能改善能力得到显著增强。