盾构机刀盘结构和刀具布置设计研究

盾构施工具有安全可靠、经济性及适应性强等特点,广泛应用于公路、城市管廊、铁路及地铁等行业建设。为适应各种施工地质条件,盾构机的刀盘盘体结构有面板式、辐条式及辐板式等,文中对刀盘的开口率大小、刀具的选择与布置形式等进行了研究。

TC4钛合金叶片双面同时激光斜冲击强化研究

为了提高航空发动机叶片抗外物损伤能力,采用双面同时激光斜冲击方式对叶片前缘进行强化处理,研究双面同时激光斜冲击强化对叶片表面粗糙度、显微硬度、残余应力和变形的影响。结果表明:激光冲击后,叶片表面粗糙度由Ra0.374μm增加到了Ra1.582μm;叶片表面显微硬度平均值增加了50%;叶片表面残余应力均为压应力,最大残余压应力为-354.3 MPa;叶片最大变形量位于叶背面靠近叶尖的位置,变形与双面同时激光斜冲击强化在叶片前缘引入的不均匀残余应力分布密切相关。

带加强盘的交错叶片型风机结构及流动特性

为提高大流量离心风机的气动性能,运用计算流体动力学研究了加强盘位置及叶轮型式对叶轮结构强度、风机性能及压力脉动的影响。结果表明:加强盘居中时风机设计点效率与原型机相比提升3.9%,叶轮最大总变形量减小56.5%,蜗壳流域压力脉动降低5.4%;表面加强盘居中有利于增强叶轮结构强度,提升风机气动性能并降低蜗壳流域压力脉动;采用交错叶片能降低70%以上蜗壳流域压力脉动,有利于风机离散噪声控制;受高低能流体掺混产生的湍动能耗散影响,交错叶片型风机气动损失增加,且叶道内压力脉动幅值增大。加强盘居中和采用交错叶片是提高大流量离心风机气动性能和降低离散噪声的有效方法,但需注意其对气动损失的影响。研究结果可为大流量风机加强盘设计提供理论依据。

圆盘涡轮式搅拌器的搅拌性能比较分析

在椭圆封头搅拌槽中根据行业标准建立了4种圆盘涡轮式搅拌器的几何模型,利用标准k-ε湍流模型和多参考系(MRF)方法,研究了叶片形状、搅拌速度、旋转方向和流型转变对搅拌功率、排出流量、泵出效率和剪切速率的影响。结果表明:叶片形状对功率、排出流量、泵出效率和流型转变的临界安装高度均有影响;径向流条件下,泵出效率排序为圆弧叶(反)>弯叶(正)>箭叶(反)>圆弧叶(正)>平直叶>箭叶(正)>弯叶(反);流型由径向流转变为轴向流后,搅拌功率及径向排出流量均下降。对标准搅拌器的性能评估为工业搅拌设备的选型和设计提供了参考依据。

轴向振动截割下碟盘刀刃与煤岩作用机制及其载荷模型

针对现有刀具截割复杂地质条件煤岩(尤其截割硬岩时)损耗高、效率低和易磨损等问题,提出了具有截-楔效应的碟盘刀具复合振动截割破碎煤岩的方法,碟盘刀具径向进给与不同振动形式和姿态来实现复合截割破碎煤岩。以碟盘刀刃为研究对象研究轴向振动截割对煤岩损伤破坏的力学特性,基于剪切破碎理论给出刀刃作用载荷破坏煤岩条件以及刀刃轴向向下振动、向上振动和径向截割煤岩时等效集中载荷的计算方法,采用位移应变等效力合成的方法建立刀刃结构参数与载荷关联模型,模拟研究其径向单作用截割和轴向振动复合截割工况下破碎煤岩的载荷特性,研究碟盘刀具在有振和无振的实验条件下破碎煤岩载荷,对比分析了刀刃载荷的理论计算、数值模拟与实验。结果表明:碟盘刀刃对煤岩的损伤区域面积由中间向两侧逐渐递减与数值模拟应力云图相吻合;振动截割条件下数值模拟和实验的刀刃径向载荷均小于无振条件下的载荷值;轴向振动截割下其数值模拟和实验载荷均与轴向振动位移呈现明显的周期波动规律,且存在超前相位差,径向与轴向载荷幅值与振动位移幅值非同时性,其相位差随振动频率增大而减小;随着截割厚度增大,碟盘刀具径向载荷理论值、模拟值与实验值呈现递增变化规律相吻合,且其误差均值分别为12.01%和6.37%,截割厚度对载荷影响程度从大到小依次为正值轴向载荷、径向载荷和负值轴向载荷;碟盘刀刃轴向向上振动时径向载荷(最大振幅处对应载荷均值)的理论值、模拟值与实验值的误差分别为11.65%和13.99%,其轴向载荷的误差分别为10.46%和13.51%,轴向向下振动时径向载荷的误差分别为13.91%和5.61%,其轴向载荷的误差分别为14.90%和7.88%。结合已有文献碟盘楔面载荷模型共同验证了碟盘刀刃载荷模型的正确性,进而说明了运用位移应变等效力合成的方法建立复合运动破岩载荷模型的可行性。

基于感觉神经定量检测仪评估刃针疗法结合Mulligan手法治疗腰椎间盘突出症的临床疗效

目的通过感觉神经定量检测仪相对客观的评估刃针疗法结合Mulligan手法治疗腰椎间盘突出症的临床疗效。方法将60例腰椎间盘突出症患者按照随机数字表法分成两组,每组30例。治疗组采用刃针疗法结合Mulligan手法治疗,对照组采用普通针刺结合Mulligan手法治疗,应用感觉神经定量检测仪对疗效进行评估。结果治疗前L5、S1神经根电流感觉阈值(CPT)治疗组与对照组差异无统计学意义,患侧与健侧相比差异有统计学意义,说明患侧存在感觉神经损伤。两组患者治疗后患侧L5、S1神经根CPT值与治疗前相比差异有统计学意义,说明两组疗法均能改善感觉神经的损伤,其中治疗组优于对照组,说明治疗组的疗效更好。结论刃针疗法结合Mulligan手法治疗腰椎间盘突出症安全性高、疗效优益,值得推广。

航空发动机叶盘轴系统固有特性分析

针对某航空发动机叶盘轴系统,建立了轴与叶盘不同距离、不同轴径的叶盘轴系统有限元模型,并进行了模态分析,计算叶盘轴系统的固有频率,分析了轴与叶盘相对位置和轴径对叶盘轴系统固有特性的影响,为将来叶盘轴系统试验器的设计提供理论依据.结果表明:叶盘轴系统振动包含3类模态,分别为叶片单独振动模态、叶盘轴耦合模态和叶盘耦合模态;随着轴与叶盘距离的增大,第1阶耦合频率变化相对稳定,第2阶耦合频率变化呈上升趋势.

M701F-3型燃气轮机二级轮盘间隙温度探讨

M701F-3型燃气轮机轮盘间隙温度,是检测机组是否正常运行的重要参数,第2、3、4级的轮盘腔室温度用热电偶监测,热电偶从静叶环导管插入气封体蜂窝密封底部。当轮盘温度高报警时,意味着透平烟气系统出现异常。为避免转子轮盘烧损,必须降低燃机负荷,从而降低轮盘间隙温度。本文通过对冬季燃机运行时,机组频发二级轮盘间隙温度高报警进行原因分析,并对后续解决问题提出相应的处理措施和改善方案。

压气机中叶片轮盘耦合结构振动分析

在建立了叶片与轮盘三维装配模型的基础上,考虑了由于装配产生的接触应力与叶片轮盘之间的耦合作用后,建立了叶片-轮盘装配耦合的振动特性计算的有限元模型.并采用ANSYS软件,使用循环分析方法对某叶片轮盘耦合结构的振动特性进行了计算分析.通过模态实验校验的手段证明用这种方法进行榫接装配系统动力学分析是可行的.

基于蚁群算法和模态局部化参数的失谐叶盘减振研究

针对航空发动机叶盘结构由于失谐而引发振动超标事后处理的实际困难,建立了典型叶盘结构集中参数模型,分析了失谐叶片排列顺序对模态局部化的影响,将具有良好优化性能的蚁群优化技术应用到叶片安装位置的优化设计中.仿真结果表明:对于一组既定的失谐叶片,不同的叶片安装顺序能极大影响叶盘系统的固有特性;同时也证明了蚁群算法能够快速、准确地得到使叶盘模态局部化明显改善的叶片排列顺序。

失调叶片-轮盘系统耦合振动分析

为了研究失调叶片——轮盘系统振动特性,建立了某汽轮机失调叶片——轮盘的三维实体有限元模型,研究了离心力对失调叶片——轮盘系统振动的影响;利用概率分析方法,研究了所有叶片弹性模量在5％误差范围内随机失调叶片——轮盘振动情况．结果表明,离心力对失调叶片——轮盘系统局部化振动有减弱作用;所有叶片弹性模量在5％误差范围的随机失调系统,其固有频率与非失调相差很小,即失调叶盘系统可以按照循环对称结构进行模态分析．

某型燃气轮机一体化叶盘转子系统动力学特性

以某型燃气轮机转子系统为研究对象,建立了叶盘转子一体化模型,通过子结构法与整体法所求静频结果的比较,验证了子结构法分析计算过程的准确性和高效性.应用子结构法,考虑离心应力的作用,求解了一体化叶盘转子系统在工作转速下的动频,并与传递矩阵法的计算结果进行了比较,分析了叶片对整体模态的影响.建立了不同展弦比下叶盘系统的模型,探讨了在定宽度和定长度情况下,不同叶片展弦比对系统模态的影响变化规律.研究结果表明:考虑叶片对一体化叶盘转子系统离心刚化的作用,使得研究结果更加接近工程实际,叶片展弦比对系统的振动特性存在较大的影响.研究为某型燃气轮机转子的动力学设计提供了理论依据.

胡萝卜收获机根茎分离装置设计与试验

为了提高胡萝卜收获机的作业质量,在统计分析主要胡萝卜品种物理特性参数的基础上,设计了一种由平板式齐平器、水平夹持输送机构、双圆盘式切秧机构和上水平夹持输送机构等组成的根茎分离装置。利用解析作图法对双圆盘式切秧机构进行受力和运动分析,得出了茎秆顺利切割满足的力学关系;结合作业速度分析,确定了圆盘刀的转速范围为312~325 r/min;以胡萝卜收获农艺要求及低能耗为目标,通过理论计算得出了圆盘刀的各关键结构和工作参数。设计了两种结构形式的圆盘刀,选取切净率和肉质根损伤率为试验指标,进行对比田间试验,结果表明：在转速315 r/min时,刃角型普通圆盘刀与锯齿状圆盘刀根茎分离效果近似,切秧率均超过90%,肉质根损伤率低于2%。考虑经济性,采用刃角型普通圆盘刀加装根茎分离装置,进行了整机田间试验,结果表明：在机器前进速度1.34 m/s时,胡萝卜收净率98.3%、切秧率90.6%、肉质根损伤率1.8%、总损失率3.5%,符合胡萝卜收获的技术指标要求。

燃气轮机叶片轮盘振动特性分析

对燃气轮机关键部件———叶片轮盘的振动特性和叶片轮盘振动的国内外研究状况作一简要综述 ,涉及单只叶片振动、轮盘振动、叶片 -轮盘耦合振动、带突肩和带冠叶片振动 ,以及共振和颤振等方面 ,同时给出了叶片和叶盘耦合系统振动特性计算分析的实例。

某航空发动机压气机叶片轮盘耦合振动分析

基于循环对称结构固有特性的有限元分析原理,对某型航空发动机压气机叶片轮盘耦合结构的振动特性进行了研究,建立了该叶片轮盘的实体装配模型及循环对称分析的有限元模型,并利用ANSYS软件进行了分析计算,根据计算结果分析了该压气机叶片轮盘耦合结构的振动特性,为其设计优化和振动安全性检验提供了数值依据。

叶片圆盘泵叶轮结构流固耦合强度分析

为准确得到叶片圆盘泵叶轮在工作中的结构性能,利用有限元软件进行流固耦合强度分析。应用Fluent软件计算得出叶片圆盘泵叶轮在不同工况下压力场分布情况,并通过Work-bench平台,应用ANSYS软件校核叶轮强度,得出不同工况下叶轮的最大危险点、应力及应变分布规律,并针对危险区域进行叶轮结构改进。计算结果表明,所设计叶片圆盘泵叶轮最大危险区域为连接臂与圆盘盖板连接位置,存在应力集中现象。圆弧倒角处理能有效降低应力集中,改善叶轮应变分布情况,有助于提高叶片圆盘泵叶轮的工作可靠性。

某燃气轮机叶片-轮盘耦合振动特性研究

首先介绍了循环对称结构固有特性的计算方法,在此基础上建立了叶片-轮盘耦合系统振动固有特性计算分析模型,并利用大型通用有限元分析软件ANSYS对某燃气轮机叶片-轮盘耦合结构进行分析计算。最后根据分析结果总结概括了叶盘耦合系统的振动特点,为其寿命及可靠性计算提供了数值依据。

考虑榫接接触刚度的叶轮耦合振动特性计算方法研究

对叶片轮盘典型榫接结构的接触刚度进行了分析,给出了叶轮间接触刚度的计算方法;建立了叶片轮盘榫接耦合计算模型,采用对称循环分析方法对叶轮进行振动特性计算,得到叶轮耦合结构在不同工作转速下的振型及频率;对叶轮耦合结构进行锤击模态试验得到实际频率值。本文计算值与实测值在前3阶的相对误差分别为2.38%、1.58%、3.18%,误差均较小,验证了本文方法的可行性。

高温钛合金航空发动机叶盘锻造变形均匀性研究

为了提高某航空发动机叶盘锻件的组织均匀性和锻件的力学性能,提出将小变形区反向追踪到原始坯料所在区域,并减少该区域材料的预制坯设计方法。首先通过热压缩实验获得某高温钛合金的流变曲线,并使用该流变曲线构建了某发动机叶盘锻件的有限元模型。然后通过有限元仿真结果分析了锻件的小变形区和大变形区在原始坯料中的位置,随后通过减少小变形区材料的方法设计了坯料形状。经过3次坯料更新后,处于推荐等效应变范围内的坯料体积从40%提高到了90%,显著提升了锻件的变形均匀性。实验结果表明,优化后的坯料能够得到组织比较均匀的锻件,平均晶粒尺寸相比原始材料显著减小,满足性能要求。此外,晶相分析结果验证了太大或太小的变形量都会导致锻件的平均晶粒尺寸偏大。

根茎类中草药收获机械设计

针对现有根茎类中草药机械化收获时挖掘阻力大、杂物分离不净等问题,设计一种高效低耗根茎类中草药收获机械。应用相关设计理论确定挖掘装置、切茎装置与分离装置的结构与主要参数,并利用有限元分析软件对挖掘铲进行强度校核。结果表明:二阶平面式挖掘铲设计合理,满足强度要求;同时采用圆盘割刀和秧蔓输送带进行根茎分离,降低了挖掘阻力,实现挖掘前茎叶有效分离。