集成参数化有限元与响应面的矿用螺旋输送机带式螺旋轴轻量化设计

针对工程机械优化目标函数隐性化和求解效率低的问题,文中提出了一种集成参数化有限元与响应面的优化设计方法,并以矿用螺旋输送机带式螺旋轴轻量化设计为例,说明了该方法的思路与实现过程。为提高有限元建模效率,开发了基于APDL的带式螺旋轴参数化有限元模型,实现了不同尺寸带式螺旋轴的快速有限元分析。通过析因试验筛选出对带式螺旋轴受力分布和疲劳寿命影响显著的设计变量,并以结构强度和疲劳寿命为约束建立带式螺旋轴轻量化设计模型。采用优化的拉丁超立方采样并结合有限元仿真结果建立响应面模型,来拟合设计变量与目标函数之间的隐式关系,最后通过Minitab响应优化器进行寻优求解,实现带式螺旋轴减重15.4%。求解及验证结果表明:所提出的方法不仅轻量化效果明显,而且可以在保证计算精度前提下缩短设计周期,提高整体优化效率。

螺杆钻具十字万向轴运动副球面磨损规律

螺杆钻具十字万向轴是传递扭矩和转速的关键结构,其运动副中锁紧轴与球座之间产生相对滑动而导致本体结构加速磨损,显著降低了万向轴的使用寿命。为研究锁紧轴与球座的圆弧面半径对滑动磨损的影响规律,建立多种圆弧面半径的三维磨损仿真物理模型;基于赫兹接触理论和Archard磨损理论研究不同半径条件下的体积磨损量、最大变形量、最大滑移距离和最大穿透深度的变化规律;借助现场试验进一步研究非密封十字万向轴的锁紧轴和球座之间滑动磨损后所呈现的结构形态和易磨损区域分布。结果表明:在一定范围内,随着圆弧面半径逐渐增大,体积磨损量呈现先减小后增加的趋势,最大滑移距离和最大穿透深度逐渐减小,最大变形量受圆弧面半径的影响较小,推荐最优半径为28~30 mm。仿真分析和现场试验结果表明,锁紧轴和球座侧滑会导致锁紧轴圆弧凸面沿圆周方向出现明显的磨损且边沿处出现“尖角”,球座圆弧凹面边沿厚度减小,形成环形凹槽且呈“卷曲变形”。该研究可以为十字万向轴的运动副的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

新型气液驱动式螺杆钻具设计及研究

为了解决常规气体螺杆钻具失效事故,本文设计了一种新型气液驱动式螺杆钻具,利用地面压缩气体驱动定子腔内液体的循环往复运动,从而推动万向轴和转子转动,给钻头传递平稳的扭矩和钻压。该结构可以有效减少螺杆钻具飞车和憋泵事故,实现高效气体钻井作业。针对常规结构的传动轴经常发生断裂的问题,本研究对易损件传动轴进行了结构改进,对退刀槽和轴径进行了改进,改进后的传动轴最大应力及最大位移变形在许可范围内,表明改进后的传动轴承载强度可以满足现场使用要求。

超(特)高压线路大吨位荷载转移的双轴传动省力丝杠研究

输电领域现有的均为单轴传动模式,远不满足大档距大吨位力的转移要求。针对上述问题进行研究,提出使用双轴传动省力丝杠替代传统单轴丝杠,提高丝杠受力吨位,以满足超(特)高压线路大档距受力大的绝缘子更换要求。

XY-8DB立轴钻机绳索绞车排绳机构改进与应用

随着国家深部找矿战略的实施,国内矿产勘查工作正向寻找隐伏矿、深部矿的方向转变。XY-8DB型电传动立轴钻机具备电液比例控制钻进参数,长行程送钻以及打捞和泥浆循环的DTC直接转矩控制等特点,使其相比传统立轴钻机在2000~3000 m的钻探施工中发挥更大的优势。随着钻孔深度的增加,原设计的绳索绞车的排绳机构出现了月牙滑块和丝杠异常磨损以及滚轮卡绳等问题,通过受力及结构分析,设计了新的排绳机构,改善了丝杠及滑块的受力状况,并通过表面处理增加了耐磨性,提升了该类设备在施工中的可靠性和安全性。

丁二烯螺杆压缩机轴封系统改造

针对丁二烯装置螺杆压缩机轴封系统存在的密封油泄漏严重、使用寿命短等问题,通过原因分析,提出了机组轴封系统的改造方案。改造完成后效果显著,对于国内同类型机组有借鉴作用。

螺杆膨胀机端面压力非均匀分布与轴封泄漏特性研究

螺杆机械的端面压力分布是计算轴封泄漏与动力特性的首要前提。不同于其它机型,螺杆机械的端面压力分布不仅与工况参数有关,还与转子设计参数密切相关。为研究螺杆机械轴封泄漏特性,本文建立了端面压力非均匀分布模型与轴封泄漏模型,通过实验数据的对比,验证了轴封模型的准确性,并进一步研究了不同工作压力、内容积比以及轴封出口压力下,端面压力分布与轴封泄漏量的变化规律。结果表明:螺杆膨胀机端面压力呈非均匀分布,且端面平均压力远小于工作压力。端面平均压力和泄漏量均随工作压力的增加而近似线性增大,随内容积比的增大而降低。当工作压力由500 kPa增至800 kPa时,端面平均压力增长12%,泄漏量变为原来的3.8倍;当内容积比由3增至5时,端面平均压力减小7.4%,泄漏量降幅高达50%。泄漏量随迷宫密封出口压力的增加而降低,且降幅逐渐增大,当出口压力由100 kPa升至300 kPa时,泄漏量降低37%。

长时间超负荷运行单螺杆空气压缩机螺杆轴断裂失效分析

对长时间超负荷运行单螺杆空气压缩机螺杆轴断裂失效进行有限元模拟分析。构建单螺杆空气压缩机螺杆轴的有限元模型,根据螺杆轴的实体尺寸与状态实施建模处理。在综合考虑载荷条件、疲劳强度系数和平均应力等影响疲劳寿命因素的基础上,通过ANSYS软件中的疲劳分析模块模拟长时间超负荷运行状态。通过裂纹分析方法对螺杆轴进行断裂失效模拟分析,利用高频疲劳试验机进行试验分析,结果表明,该模拟分析方法能够计算出裂纹方向的von Mises等效应力分布图、轴向位移和应力变化,多次对比测试后的准确性较好。

拉力螺钉联合交锁髓内钉内固定术治疗AO-C型股骨干骨折患者的效果

目的:观察拉力螺钉联合交锁髓内钉内固定术治疗AO-C型股骨干骨折(FSF)患者的效果。方法:回顾性分析2018年5月至2019年6月该院收治的85例AO-C型FSF患者的临床资料,按照固定方式不同将其分为研究组43例、对照组42例。两组均进行内固定术治疗,对照组采用交锁髓内钉固定,研究组采用拉力螺钉联合交锁髓内钉固定。比较两组手术相关指标(术中出血量、手术时间、骨折愈合时间)水平,手术前后膝关节功能[美国特种外科医院膝关节(HSS)]评分、髋关节功能(Harris)评分,术后1年恢复优良率,手术前后疼痛程度[视觉模拟评分法(VAS)]评分、日常生活活动能力[日常生活活动能力量表(ADL)]评分,以及并发症发生率。结果:两组手术时间、术中出血量比较,差异均无统计学意义(P>0.05);研究组骨折愈合时间短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);术后6个月、1年,研究组HSS、Harris、ADL评分均高于对照组,VAS评分低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);研究组恢复优良率为95.35%(41/43),高于对照组的76.19%(32/42),差异有统计学意义(P<0.05);研究组并发症发生率为4.65%(2/43),低于对照组的21.43%(9/42),差异有统计学意义(P<0.05)。结论:拉力螺钉联合交锁髓内钉内固定术治疗AO-C型FSF患者可缩短骨折愈合时间,提高HSS、Harris、ADL评分和恢复优良率,降低VAS评分和并发症发生率,在手术时间、术中出血量方面与交锁髓内钉内固定术治疗效果相当。

生物质螺旋输送过程静力学分析及数值模拟

物料输送机理研究是输送机结构设计及其他相关研究的理论基础。假设一变直径变螺距螺旋内的木屑为整体,对其5个受力面进行分析,建立了螺旋输送机工作过程的力特性模型。在此基础上基于ANSYS对不同结构参数的螺旋轴进行静力学分析,考察螺旋轴结构对其应力与应变分布的影响。研究结果表明,螺旋叶片最大应力值出现在叶片根部,应变最大值出现在叶片外缘;在输送能力和下料长度均相同的情况下,3种螺旋轴等效应力与形变位移均呈现沿轴向逐渐增大的趋势,其中两圆锥螺旋轴的增幅相近且大于圆柱螺旋轴。变直径变螺距螺旋轴应力与应变均小于等直径变螺距及变直径等螺距螺旋轴,更适合作为进料螺旋轴。研究结论可为螺旋输送机螺旋轴的选型提供参考。

水稻插秧机移箱机构中螺旋轴的分析与改进

移箱机构是水稻插秧机的重要组成部分,性能决定着插秧机的工作效率和最终插植质量。为此,主要介绍螺旋轴式移箱机构的工作原理,针对滑块在螺旋轴回转段冲击力大的问题,重点研究双向螺旋轴回转段曲线的设计。同时,利用UG软件对插秧机移箱机构各部件进行建模并完成整体装配,通过ADAMS对样机进行运动学仿真分析,以验证双向螺旋轴回转段曲线设计的合理性。

滚珠丝杠滚道误差测量与分析算法研究

该文研究了滚珠丝杠滚道几何参数的测量和计算方法。该算法将采集的数据点分割成滚道数据域和丝杠外径数据域,分别对这2个数据域进行拟合处理,得到滚道几何参数,并给出了评定方法。实验采用非接触式测量方式,通过采集丝杠滚道法向误差数据,实现对丝杠各个滚道参数的测量。该方法可以实现丝杠中径、丝杠外径、螺距、滚道跳动、滚道形状误差的测量与分析,与繁琐的手工测试手段相比,具有采集的数据点多、效率高的优点,得到的测量结果能更好地反映丝杠型面误差。

双螺旋轴搅拌机性能试验

传统的双卧轴搅拌机存在混凝土容易抱轴、搅拌低效区、物料运动不流畅等问题。为解决这些问题,提出了一种新型的强制式混凝土搅拌机——双螺旋轴搅拌机,并对双卧轴搅拌机与双螺旋轴搅拌机各自特点进行了分析。对比试验结果表明:螺旋轴搅拌机搅拌混凝土20 s时的抗压强度,比双卧轴搅拌机搅拌混凝土30 s时的抗压强度提高2.4%;在相同的搅拌条件下,双螺旋轴搅拌机搅拌混凝土时电机电流平均值比双卧轴搅拌机降低6.9%。

高得率化机浆木片预处理及关键设备——螺旋挤压撕裂机的研究

木片高得率化机浆具有得率高、污染轻、纸浆用途广等优点,通过在磨浆前加强对木片原料的机械-化学预处理,降低磨浆能耗、提高纸浆强度及白度。文章重点介绍了木片高得率化机浆预处理过程、作用及关键设备——螺旋挤压撕裂机的基本结构、工作原理、主要零部件结构及关键结构参数,为螺旋挤压撕裂机的设计提供了一定的参考。

38CrMoAlA挤出机螺杆轴断裂失效分析

采用断口宏微观形貌、金相检验、力学性能、化学成分分析和有限元模拟等方法对挤出机螺杆轴失效原因进行了分析。结果表明:表面划痕、夹杂物偏析、金相组织缺陷等原因导致材料的抗冲击性能下降,从而使多个疲劳源在应力集中和交变载荷的作用下加速扩展,最终发生疲劳断裂失效。

基于动态双重心法的悬臂螺旋输送机螺旋轴的变形分析

将悬臂螺旋输送机中一个节距内的物料以通过轴中心线的垂直平面分为左右两部分,通过分析筒形悬臂螺旋输送机螺旋轴受力状态和物料左右重心的轨迹变化,提出了用动态双重心法来求解螺旋轴的挠度值,并通过实例计算结果与ANSYS分析值对比验证了动态双重心法分析螺旋输送机螺旋轴变形的正确性。研究结果表明,影响螺旋体挠度的主要因素是螺旋轴的重力和被输送物料对叶片产生的圆周力;螺旋输送机内物料填充率从0～1变化时,螺旋轴在物料作用下挠度的变化趋势为:低-高-低,填充率在0.73处时挠度达到最大值;悬臂螺旋输送机向上输送物料时,其螺旋轴挠度随输送倾角的增大而增大,而向下输送时,其螺旋轴挠度随输送倾角的增大而减小;随着螺旋升角的减小,螺旋输送机内物料填充率的变化对螺旋轴挠度的影响程度降低。

C臂正位圆孔压杆技术在股骨髓内钉远端锁定螺钉中的临床应用

目的探讨C臂正位圆孔压杆技术在股骨髓内钉远端锁定螺钉中的临床应用效果。方法选取2019年2月—2022年6月收治的86例股骨干骨折患者作为研究对象,按照随机数字表法将其分为对照组和研究组,各组均43例;两组均行股骨髓内钉远端锁定螺钉固定,对照组术中以徒手技术锁钉,研究组术中以C臂正位圆孔压杆技术锁钉;比较两组一次锁钉成功率、围手术期相关指标、膝关节功能及并发症发生情况。结果研究组一次锁钉成功率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);研究组远端锁定透视时间、远端锁定成功时间及骨折愈合时间均短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);研究组膝关节功能优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);两组患者并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论股骨髓内钉远端锁定螺钉固定术中采用C臂正位圆孔压杆技术固定可提高一次锁钉成功率,缩短锁定时间,促使膝关节功能恢复。

全金属单螺杆泵外特性的数值模拟及试验研究

应用Fluent软件,选用三维瞬态湍流动网格模型对双头全金属单螺杆泵做了外特性的数值模拟分析,得到轴功率、流量以及泵效随增压值的仿真变化曲线。对该泵外特性做了试验研究,给出了试验外特性曲线,对比分析了全金属单螺杆泵与常规橡胶衬套单螺杆泵的外特性。分析结果表明,基于Fluent的数值模拟方法能够准确模拟该泵实际外特性;随着增压值的增大,流量近似线性减小,轴功率近似线性增大,泵效先增大后减小,存在最优工作区间;介质黏度对泵的流量特性影响显著,相比常规螺杆泵,不存在硬特性。

一种加工印刷电路板用四轴钻铣床的机械系统设计

对原有设备进行改造,完成一台PCB型四轴钻铣床机械系统的设计。该新型机床采用高速电主轴、国际先进的直线滚动导轨、高精度滚珠丝杠和交流伺服电机,使其具有重合度大、承载能力高、传动效率高、传动平稳、噪声小等优点,可以广泛应用于PCB行业。