高速动车组停放缸弹簧力值衰减原因分析及试验优化

高速动车组检修时发现制动缸的停放制动力输出不足,对停放制动夹钳单元检修时发现,停放弹簧力值的衰减是停放制动缸输出力不足的主要原因。研究发现,停放弹簧力值衰减的主要原因是弹簧应力松弛,而导致弹簧应力松弛的主要因素是弹簧长期处于高应力区工作。为优化弹簧应力松弛表现,提出通过更换材料和工艺的方法降低弹簧高应力区表现。最后,通过应力松弛对比试验对优化方案进行验证,得到改善停放弹簧力值衰减的方法,有效地降低了停放制动夹钳单元的维护成本。

基于AMESim的闭式柱塞泵补油阀特性分析

补油阀作为闭式柱塞泵补油泵的定压阀,其工作性能将直接关系到闭式柱塞泵、补油泵及系统的安全性与可靠性。基于某型闭式柱塞泵所用补油阀的结构与原理,对其主要结构参数进行初步理论计算;然后以AMESim软件为仿真平台,建立补油阀的仿真模型,对其阻尼等效直径、调压弹簧预紧力、调压弹簧刚度等重要结构参数进行特性影响分析。为补油阀的后续参数优化提供理论指导。研究工作具有一定的理论意义和工程实用价值。

恒力弹簧支吊架壳体强度分析与优化设计

建立恒力弹簧支吊架壳体仿真模型,计算恒力弹簧支吊架壳体在不同工况下应力情况。从改变刀型凸轮安装方式、减小钢板厚度、拓扑优化恒力弹簧支吊架壳体支撑脚三方面对壳体进行优化改进,并对轻量化处理后的壳体进行疲劳损伤验证。最终优化了壳体结构,提高了恒力弹簧作用过程中的稳定性、准确性。

预应力锚索抗滑桩减震外锚结构振动台模型试验研究

锚索失效会导致锚索桩受力模式突变而造成结构整体倾覆,如何避免地震作用下的锚索动力超载是锚拉型支挡工程抗震亟待解决的问题。基于柔性减震原理在锚索与桩体间的外锚结构处串联缓冲弹簧,按几何比尺1∶15设计并开展桩底铰支的路堑边坡锚索桩振动台模型试验,测试了地震动峰值为0.2 g,0.4g,0.6g条件下锚索轴力、桩后土体加速度和桩身外倾角的时程特性及弹簧缓冲锚头对结构各响应的影响效应,结合锚索拉力频响特征从能量角度探究了弹簧引起轴力减载的作用机制。试验表明:设置弹簧后桩身中部加速度放大系数稍有下降,桩身外倾角普遍超过普通锚索桩,其增幅随峰值地面加速度(peak ground acceleration,PGA)加大而趋缓;弹簧锚头桩锚索轴力和应力幅均大幅减小,时程峰值和波动幅值的减载程度一致且与PGA近似呈线性负相关,3种地震量级下减载比分别达65%,57%,46%,以线性累积损伤理论计算得出的锚索疲劳总损伤值下降约2~3个数量级;设置缓冲弹簧能显著削减锚索拉力响应能量,Fourier幅谱呈现带宽收窄、低频集中的频响特征,降低了地震过程中多次加卸载产生的中高频疲劳损伤风险,有效改善锚索受力。

小流量工况泵阀耦合系统失稳机理研究

在实际应用中,当泵阀耦合系统在小流量偏工况下运行时,系统容易发生流动失稳,并伴有剧烈的结构振动,严重时会影响系统的可靠性。该研究基于动网格和滑移网格技术,对泵阀耦合系统在小流量工况下的非稳态流致激励特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。结果表明:由于离心泵导叶区域的周期性堵塞,流场内部出现低频压力脉动;离心泵的出口压力波动直接影响阀瓣所受流体力,导致弹簧止回阀发生颤振现象;在阀瓣运动过程中,阀杆处的节流作用是引起泵阀耦合系统流量脉动的主要原因。综上分析表明,离心泵和弹簧止回阀之间存在强烈的耦合作用,该研究可为泵阀系统耦合设计与优化提供理论指导。

力补偿压差回油活门设计

压差回油活门是航空发动机和燃气轮机燃油控制系统中的重要调节元件。为了解决常规结构压差回油活门压差保持精度较低的问题,采用理论分析与数值仿真结合的方法开展了带力补偿结构的新型压差回油活门设计。基于常规结构的压差回油活门分析得出影响压差保持精度的主要因素是弹簧力增量和稳态液动力;提出了一种参数设计的流程和方法及能够消除弹簧力增量和稳态液动力影响的力补偿压差回油活门结构,采用AMESim软件建立了力补偿压差回油活门仿真模型,对力补偿压差回油活门在多种干扰下的压差保持精度进行了仿真分析。结果表明:力补偿压差回油活门可消除弹簧力增量和稳态液动力的影响,压差保持精度可达±0.01 MPa,显著优于常规压差回油活门的。力补偿压差回油活门的参数设计方法简单有效,可用于工程设计。

不同预紧力下预制综合管廊地震响应研究

为研究装配应力大小对综合管廊防水、受力、抗震性能等诸多方面的影响,分析了包头市某地下双舱综合管廊,建立不同装配应力下的综合管廊有限元模型,对管廊防水橡胶圈接触压力、结构受力以及结构位移变化进行研究。结果表明:装配应力的施加可以有效提高管廊防水性能,但橡胶圈接触压力受装配应力施加位置影响而伴随有分布不均匀的问题;管廊连接孔道部位在装配应力作用下会产生明显的应力集中现象;在地震动作用下随装配应力加大,结构竖向加速度峰值减小、水平向加速度峰值增大、管廊顶底板中部以及侧墙中部的峰值位移增大。

车用国六柴油机EGR旁通阀分析与研究

针对某1.9L排量车用国六柴油发动机EGR旁通阀片断裂问题,从旁通阀结构设计分析、旁通阀片强度校核、旁通阀受力测试分析方面进行原因排查,确定EGR旁通阀片受发动机高频排气脉冲正反向压差作用,致使旁通阀片异常动作而发生疲劳断裂。根据旁通阀受力状态及工作环境对旁通阀执行机构初始弹簧力和真空执行器膜片直径进行计算和优化调整,对优化调整后的方案开展试验验证,根本上解决阀片断裂问题。

一种航空扳动开关弹簧片的设计与优化

针对一种航空扳动开关中的弹簧片组件的变形及失效问题,进行弹簧片的设计与优化,以保证产品微动开关正常通断,实现扳动开关的稳定性和可靠性。使用有限元分析软件ansysworkbench,结合传统CAD建模,对弹簧片组件进行模态分析、振动分析、振动影响分析和静力分析,对扳动开关的弹簧片进行设计优化。随着角度α的增加,阶数频率值呈线性增加趋势。弹簧片最大应力和作用力随角度α的增加呈线性增大趋势。当α为15°,弹簧片与按钮离0.2 mm时,满足疲劳平均化、寿命最大化设计要求,为最优方案。

数值仿真在泵阀参数优化中的应用

采用RNGk-ε湍流模型、动网格技术以及用户自定义程序,对往复泵泵阀的启闭过程进行了非定常数值仿真,得出了不同弹簧因素下、阀门从开启到关闭的过程中,阀芯的升程随时间的变化规律、阀的迟滞关闭时间以及阀芯落座的瞬时速度.仿真结果表明,在同时保证阀芯有较大的开启度和较短的滞后关闭时间时,弹簧刚度和预紧力因素之间存在着最佳组合:k=10 N/cm,f=15 N;同等地改变预紧力比改变弹簧刚度,对阀门的运动影响更大.设计了往复泵泵阀试验台;通过对往复泵进行性能测试,对不同弹簧预紧力下阀门升程进行了测定,验证了仿真结果的合理性.该仿真方法对往复泵泵阀参数优化具有一定的借鉴意义.

油气弹簧力学特性仿真

提出了针对油气弹簧力学特性研究的一种力学模型,根据分段线性速度特性的计算方法,运用薄板力学和流体力学基础理论,分别对开阀点和最大开阀点处的缝隙宽度、阀片预变形量以及限位挡圈等阻尼阀结构参数进行了设计,并通过修正的理想气体状态方程对油气弹簧弹性力进行了推导。通过台架性能试验与建模的仿真数据比较,验证了设计方法的正确性,最后编程分析了不同缸体和特性参数对油气弹簧速度特性的影响规律,为研究减振装置的内特性提供了参考依据。

永磁压缩弹簧式溢流阀的设计与试验研究

针对螺旋压缩弹簧在液压元件使用过程中的疲劳断裂、氢脆断裂、腐蚀断裂、松弛、塑性变形、永久变形等失效模式,提出了非接触式永磁压缩弹簧式液压阀的设计理念,对永磁压缩弹簧式溢流阀的基本结构、工作原理、电磁力、刚度特性进行了研究,通过解析法和试验验证法对永磁压缩弹簧进行了设计,充分利用磁场力优于螺旋压缩机械弹簧的特性段,设计出了永磁压缩弹簧式溢流阀,并对设计出的溢流阀进行了试验验证.结果表明,当永磁阀芯与永磁底座之间的间隙为0.4～1.2 mm时,磁场力保持70±5 N基本不变;在溢流阀的阶跃响应试验中,永磁压缩弹簧式溢流阀的压力波动比为11.7%,小于螺旋压缩机械弹簧式溢流阀压力波动比22.8%;在相同技术指标的条件下,永磁压缩弹簧式溢流阀的体积较螺旋压缩弹簧式溢流阀小37.5%.因此,可以充分利用永磁压缩弹簧的优势在液压阀设计方面进行深入研究.

汽车阀体零件热流道双色注塑模具设计

介绍了某汽车阀体零件热流道双色注塑模具的设计过程。针对双色模具特点和产品特性,选择聚丙烯/40%聚苯乙烯共混物(PP/40%PS)和热塑性聚烯烃弹性体(TPO)两种塑料作为产品的基材。为了满足外观要求,模具采用两板模热流道点浇口形式,保证产品和浇口熔融材料在开模过程中的自动分离。本套模具设计了一种弹簧力驱动的侧抽芯机构,使得滑块与限位柱产生相互运动的同时不发生脱离,滑块运动更加稳定和准确。模具还利用独立的液压抽芯系统解决了产品上特殊位置孔的成型问题。经过实际生产检验,该模具结构合理,产品性能稳定,满足生产要求。

配气机构凸轮—挺柱接触应力的数值模拟

针对常规理论解法和有限元方法求解凸轮—挺柱之间接触应力简化过多的问题,并考虑凸轮动力学设计要求,应用TYCON软件对某型号发动机建立配气机构多质量动力学模型,对凸轮—挺柱接触应力进行了计算,分析接触应力最大值分布情况以及各因素对其影响,其结果可为凸轮挺柱机构的动力学设计提供依据。

离心力影响下的高速主轴-拉杆系统动态特性

为进一步明确离心力对主轴系统动态特性的影响,以高速主轴-拉杆系统为对象,建立了刀柄的接触力学模型,考虑了碟簧在离心力作用下产生的径向伸展,并计算了该变形导致的拉力随主轴转速的变化关系。在此基础上,讨论了刀柄接触应力随初始拉力、动态夹紧力的变化规律,揭示了上述变化对主轴系统自然频率的影响。结果表明:碟簧的径向伸展会造成刀杆拉力的减小,但减小的程度受碟簧规格和初始拉力的影响,对于拉紧力较小的超高速主轴,该影响较为显著,而对于拉紧力较大的普通主轴,该影响可以忽略;静、动态夹紧力的夹紧效率随摩擦因数的增大而降低;动态夹紧力可显著提升接触应力,但过高的夹紧力反而会加大接触间隙,降低结合部阻尼,导致主轴系统自然频率的减小。

一种电液弹性力负载模拟器及其性能研究

为解决弹性力负载模拟器中多余力及加载精度的问题,提出一种带有电液伺服式补偿阀的弹性力负载模拟器.考虑了位置系统和力加载系统的相互耦合及相互影响,根据液压桥路及液阻理论,通过加入一个伺服式补偿阀,用于排出位置扰动引起的强迫流量;有效地克服了多余力,并提高系统性能指标.建立了在位置干扰下的弹性力负载模拟器的数学模型.采用实物参数进行系统数字仿真,结果表明：弹性力负载模拟器能准确地对位置系统施加弹性力,响应滞后时间约为（0.02～0.03）s,其输出幅值误差为（0.5～1.3）％.

汽车悬架弹簧应力分析与理论研究

通过传统力学分析、轴线应力分析和等效表面应力分析3种方法,研究了不同类型汽车悬架弹簧的应力分布规律,计算理论以及部分类型弹簧的点应变曲线,给出了不同类型的汽车悬架弹簧相应的应力算法,为汽车悬架弹簧的设计提供了新的应力分析方法和判断准则。

基于刚柔耦合多体动力学模型的配气机构计算

通过在配气机构多刚体模型中引入柔性体,描述了配气机构的动力学性能;建立了柔性体气门弹簧,分析了气门弹簧动刚度的非线性行为,并且依据模态技术计算得到其动态应力;该方法为优化设计配气机构等机械产品及对其进行疲劳性能研究提供了依据。

点弹性支承的非保守矩形薄板的稳定性

对带有点弹性支承且受随从力作用的矩形薄板，采用积分方程理论，把问题的控制微分方程化成相应的积分方程，并根据退化核特性得到了相应的特征方程，分析了点弹性支承的刚度及其位置对非保守矩形薄板的自振频率和稳定性的影响。该方法可以方便地解决控制微分方程中因点弹性支承而出现的奇异项问题。

串联倒摆的空气弹簧隔振器中倒摆的稳定性分析

为解决串联倒摆的空气弹簧隔振器在使用过程中出现的倒摆容易偏至一侧无法回复至初始平衡位置或回复时间过长等稳定性问题,以倒摆为研究对象,在深入分析各个结构参数对倒摆稳定性影响的基础上,利用牛顿力学法建立倒摆稳定性的力学模型,通过理论分析推导出回复力和回复力矩的数学模型,再结合具体实例对该数学模型进行仿真分析,寻找影响倒摆稳定性的主要结构参数。分析结果表明,倒摆摆长和上活塞半径是影响倒摆稳定性的主要因素。