航空发动机用滑油泵组碟簧压紧有限元分析

为保证滑油泵组关键部件配流盘与偏心泵体的稳定压紧及泵盖的安全性,依据GB/T 1972—2005标准,选用2只单片碟簧以精准对合方式安装于滑油泵组上.在考虑潜在温度场热变形的影响下,采用热固耦合方法,基于Workbench平台对滑油泵组在不同碟簧初始压缩量(0.6,0.7,0.8,0.9 mm)下进行有限元分析.研究结果表明:当初始压缩量小于0.7 mm时,滑油泵的主要部件受到的压紧力较小,主要受油液周向推力的影响;随着初始压缩量从0.7 mm增至0.9 mm,预压缩端的变形量呈现相应的增长趋势,同时滑油泵体挡板所承受的轴向力也随着初始压缩量的递增而呈现线性增长的规律;在此过程中,配流盘与偏心泵体所受到的轴向推力随着初始压缩量的增大而逐渐增大,确保其能够有效地被压紧且泵盖保持完好无损.研究结果不仅为滑油泵组的初始安装提供了理论依据,而且有助于指导实际工程应用中的安装操作,从而确保滑油泵组的正常运行与使用寿命.

预压碟簧自复位钢筋混凝土桥墩恢复力模型与滞回性能研究

为减小钢筋混凝土桥墩在地震中的损伤并且实现经济快速的震后恢复,提出一种新型预压碟簧自复位钢筋混凝土桥墩(PDS-SCCP)。文中对PDS-SCCP的整体构造和工作原理进行了详细介绍,并建立了反映其滞回特性的恢复力模型。采用ABAQUS建立PDS-SCCP的数值模型,并将ABAQUS计算结果与恢复力模型进行对比分析。结果表明:文中建立的恢复力模型能够较准确地描述PDS-SCCP的滞回特征;在往复荷载作用下,PDS-SCCP可以实现预期的工作机制,其塑性损伤集中于可更换耗能装置,混凝土墩身基本保持弹性,复位装置能够稳定地为桥墩提供恢复力。

三维振震双控支座在地铁上盖结构中的减振效果研究

地铁振动带来的舒适度问题已经成为地铁上盖开发的重要制约因素,对地铁上盖结构设计提出了更高的要求。三维振震双控支座可以兼顾对水平向地震和竖向地铁振动响应进行控制,在地铁上盖开发中具有重要的研究和应用价值。提出了一种基于橡胶隔震支座和碟形弹簧的三维振震双控支座,并通过原型支座试验对其竖向刚度和解耦效果进行了验证。在此基础上,以某地铁上盖结构工程项目为背景,采用现场振动测试获得的地铁振动时程作为激励,建立了三维振震双控结构模型并进行了时程分析。计算结果表明,设置三维振震双控支座后,该结构水平向隔震效果显著;竖向Z振级减小,有效提高了地铁上盖结构的舒适度。

组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验

为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明:与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%~36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7~0.9。

碟簧-钢绞线自复位防屈曲支撑力学性能分析与数值模拟

介绍了碟簧-钢绞线自复位防屈曲支撑及其受力特性,通过有限元软件Abaqus建立数值模型,研究支撑滞回性能、自复位特性以及耗能能力。研究结果表明:碟簧-钢绞线自复位防屈曲支撑具有较好的滞回性能、耗能能力及自复位特性,该支撑的自复位性能随着复位比及刚度比的增加而提高,耗能能力随复位比及刚度比的增加而减少。

大跨连续梁桥竖向抗震性能研究

随着监测手段的不断进步,地震动的记录越来越完善,很多地震动的竖向分量被检测到并引起了专家学者的重视,尤其是高烈度区和震中区,地震动竖向分量甚至比水平分量还要显著。文章在综合分析国内外对多向地震以及多维隔震技术研究现状的基础上,研究了一种新型三维隔震装置(高阻尼橡胶碟簧三维隔震装置)在大跨度桥梁竖向抗震设计中的应用。结果表明:仅在桥墩安装三维隔震装置是最有效、经济的安装位置;竖向地震动分量对主梁纵向加速度有着放大作用,考虑竖向地震作用时,跨中竖向加速度不容忽视;三维减隔震装置较水平隔震支座有着更好的减隔震效果。

脉冲注水工具设计及冲蚀特性仿真研究

为提高脉冲注水工具抗冲蚀能力,设计了一套实用可靠的脉冲注水工具。采用内部中空、无转动部件、不易藏垢的结构,应用CFD-DPM方法研究了不同开度和颗粒直径时两相流对导流孔-注水孔的冲蚀特性,分析了导流孔-注水孔的两相流和颗粒分布,明确了壁面的冲蚀分布规律和粒子数随冲蚀率的变化规律。当粒径增大时,沉淀效果显著,导流孔-注水孔内壁都发生了严重的冲蚀;导流孔-注水孔的最大冲蚀值随着颗粒大小的增加而呈指数级下降;粒子数对冲蚀程度起着主导作用。研究结果表明:在小开度的情况下冲蚀程度随着颗粒直径的增加而降低;当开度较大时,冲蚀程度先降低后增加。研究结果可为低渗油藏高效注水开发提供技术支撑。

一种临时紧固件及其预紧力测量方法

薄壁件在正式装配前一般需要通过临时紧固件进行定位和夹紧,定位和夹紧的质量直接影响薄壁件的后续工艺质量,乃至最终的薄壁件产品质量,而临时紧固件的夹紧力和预紧力又是影响装配质量关键之中的关键。文中提出了一种能够测量临时紧固件预紧力的方法,该方法通过在临时紧固件内设置成组碟形弹簧片,来扩大临时紧固件在受力时产生的变形量,该变形量将被倚靠在内六角扳手上的压缩弹簧感知,进而被紧邻压缩弹簧的力传感器感知,所以,临时紧固件所受预紧力最后通过碟形弹簧片受力与变形之间的关系反推。内六角扳手的另一端通过套筒联轴器与电机连接,内六角扳手的轴向位移量在套筒联轴器内部补偿,从而实现了临时紧固件的自动化装配与同步预紧力的测量,最终得出了配合M4临时紧固件使用的碟形弹簧片的参数、组合方式,以及监控预紧力时的变形范围。

碟簧定力矩紧固组合技术的应用

碟簧密封和定力矩紧固在机械密封中应用较为广泛,随着管道密封要求越来越高,单独的碟簧密封或者定力矩紧固已经难以满足密封要求,将二者进行组合使用可以大幅度增强密封效果。目前,针对碟簧定力矩组合密封技术在施工中的应用研究较少,碟簧和定力矩的相互作用和相互影响规律需要进一步进行研究。文章通过碟簧定力矩组合技术在煤化工、石油化工领域的应用,对碟簧定力矩组合技术进行了系统的应用研究,为碟簧定力矩组合密封技术的应用提供理论支撑。

蝶形减震龙骨吊顶装配式安装施工技术研究与应用

蝶形减震龙骨吊顶装配式安装施工技术是一种创新的建筑装修技术,通过预制装配的方式,将吊顶的龙骨与减震装置集成在一起,形成一种具有优异抗震性能的吊顶系统。该技术能够显著提高吊顶的稳定性和安全性,减少因地震等外力因素导致的损坏。与传统施工方法相比,其装配式安装方式大大缩短了施工周期,提高了施工效率。研究显示,其优良的抗震性能能够有效降低地震等外力因素对吊顶的破坏风险,增强建筑物的安全性,具有很好的经济效益和社会效益。

结晶器角缝超标原因分析与控制

结晶器是连铸机的关键设备。针对结晶器角缝超标造成角缝夹钢、铜板划伤、铸坯飞边缺陷、悬挂漏钢等恶性事故的问题,采用设备树展开的方式结合结晶器使用经验,对造成结晶器角缝超标的设备因素进行了分析。结果表明,结晶器水箱平面度超标、窄面铜板腐蚀、磨损、结晶器导向部位存在杂物、结晶器夹紧碟簧性能下降、窄面水箱与传动缸筒连接间隙超标等因素均会造成结晶器角缝变大,甚至超标。通过完善结晶器修复标准、周期性检测水箱的平面度、增加结晶器导向部位防护装置、采用压力检测的方式严格控制碟簧变形量、周期性地检测窄面水箱与传动缸筒连接间隙,加强结晶器铜板、结晶器夹紧碟簧等重要部件的检查验收等措施,结晶器角缝超标问题得到有效控制。

新型装配式混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了改善装配式混凝土框架结构的抗震性能,实现装配式结构震后具有一定的可修复功能,通过在梁端塑性铰区纵向钢筋上串联碟簧装置为节点提供恢复力并保护塑性铰区混凝土,提出一种基于全灌浆套筒连接的新型装配式混凝土框架节点。设计并制作钢筋混凝土现浇节点试件、采用全灌浆套筒连接的装配式混凝土框架节点试件和内置碟簧装置的新型装配式混凝土节点试件各1件,通过低周往复试验分析节点试件的破坏过程、滞回特性、耗能能力等抗震性能,并采用数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)对框架节点的破坏特征进行分析。试验结果表明:新型装配式混凝土节点的耗能和抗震性能优于普通灌浆套筒连接的装配式混凝土框架节点;碟簧装置在新型装配式节点加载过程发挥了类似阻尼器的作用,将节点核心区的一部分损伤转移到梁端内置碟簧区域,具有集中损伤的特性;DIC技术能够预测和记录试件在加载过程中的裂缝开展和破坏过程,可精细化分析试件破坏特征,适用于钢筋混凝土结构的裂缝分析和损伤监测。

推进轴系纵向高承载准零刚度隔振器的研究

针对船舶推进轴系纵向低频隔振难的问题,将具备负刚度特性的碟簧与正刚度螺旋弹簧并联,设计了一种高承载准零刚度隔振器。建立了轴系-准零刚度隔振系统的动力学方程,利用谐波平衡法求解了系统的稳态响应,并用数值方法验证了求解的有效性。对于系统响应稳定性的问题,首先研究了准零刚度隔振器的非线性刚度、外激励力幅值对系统响应稳定性的影响规律,并结合推进轴系的纵向静变形限制,确定了非线性刚度取值;其次基于静力学理论设计了一组碟簧与螺旋弹簧的结构参数;最后分析了准零刚度隔振器的阻尼比、外激励力幅值对系统响应稳定性的影响规律,并确定了合适的阻尼比。结果表明:当非线性刚度、阻尼比分别设计为1×10^(12) N/m^(3)、0.05时,系统主共振不再出现跳跃现象,稳态响应的解在200 Hz内都是稳定的;在承受10000 N载荷时,准零刚度隔振器仍然可以有效隔离10~200 Hz低频段的振动。

基于屈服装置-碟簧系统的双向调节预应力锚索

川藏交通廊道规划路线沿线滑坡锚固工程在全生命周期内将不可避免受到季节性冻土冻胀融缩的不利影响。为减缓此不利影响,本文提出基于多个挤压摩擦型屈服套的屈服装置、消能蓄能型碟簧系统,形成可双向调节预应力的锚索新结构。并对该锚索进行室内张拉试验、极限承载力试验及工作机理研究,成功研制吨位500 kN级、行程100 mm的双向调节预应力锚索。室内试验证实,单个挤压摩擦型屈服套起始屈服力为120~135 kN,平稳行程可达255 mm;屈服装置由4个挤压摩擦型屈服套及P锚组成,起始屈服力为420~450 kN,行程可达到100 mm以上;碟簧系统可实现耗能(冻胀时可抵消约60%的预应力增长)与蓄能(融缩时可抵消约40%的预应力损失)的目的。屈服行程完结后,双向调节预应力锚索极限承载力为1050 kN,与传统锚索极限承载力相当。该新型锚索起始屈服力及行程具有较好的可拓展性,性能参数优于市场同类产品,可用于冻融环境及地震、大变形情形下的滑坡边坡加固,为川藏交通廊道沿线季节性冻土区滑坡、边坡防护提供了一种新的解决方案。

管道机器人自适应机构碟形弹簧设计分析

为了提高管道机器人的管径适应能力,增强自适应机构的空间紧凑性,本文研究了一种具有自适应和主动适应功能的履带式管道机器人。以碟形弹簧作为自适应机构动力元件,根据构建越障时的力学模型,求解管道内壁正压力,通过ADAMS软件,创建机器人对自适应机构静力学仿真模型,设计了动力元件碟形弹簧。同时基于Matlab软件得到碟形弹簧的特性曲线,并对越障过程进行动力学仿真分析。仿真结果表明,当跨越2.5 mm障碍时,自适应机构对管壁的正压力为223.43 N,验证了碟形弹簧的合理性,满足越障要求。该研究为非线性动力元件在管道机器人自适应机构的应用及分析提供了思路。

导向伸缩式残膜捡拾装置设计与试验

针对传统伸缩杆齿式残膜捡拾装置可靠性差、捡拾率低、缠膜率高等问题,基于定心直动滚子凸轮机构,设计一种导向伸缩式残膜捡拾装置。根据残膜捡拾的工作要求对捡拾装置关键部件进行设计,确定残膜捡拾装置中凸轮导轨盘、拾膜滚筒以及弹齿轴总成的主要结构参数。为验证捡拾装置作业性能,以机具前进速度、拾膜滚筒转速、弹齿入土深度为试验因素,以拾膜率和缠膜率为试验指标开展正交试验。试验结果表明:影响拾膜率和缠膜率的因素主次顺序均为拾膜滚筒转速、弹齿入土深度、机具前进速度,较优参数组合为拾膜滚筒转速55 r/min、弹齿入土深度40 mm、机具前进速度4 km/h。在较优参数组合下进行田间验证试验,结果表明,拾膜率为88.87%,缠膜率为1.51%,满足残膜回收作业要求,为导向伸缩式残膜捡拾装置的结构设计、优化提供参考。

稳压器喷淋阀碟簧受力分析及其结构优化

为解决稳压器喷淋阀在运行过程中出现的密封环磨损及碟簧断裂问题,以某核电站稳压器喷淋阀为例,对密封失效情况下碟簧的受力情况进行了仿真分析、实验研究及优化改进。首先,利用数值模拟方法搭建了去除密封环的喷淋阀流道模型,分析了不同压差下喷淋阀流场变化以及碟簧受力情况;然后,采用二维模拟得到了碟簧被挤压的临界压差,并利用相关实验对模拟数据进行了验证;最后,针对碟簧两侧压差过大问题进行了结构优化,并采用数值计算进行了验证。研究结果表明:在密封失效的情况下,碟簧两侧压差接近进出口压差,当碟簧两侧压差超过0.24 MPa时,碟簧会被挤压并脱离阀体;正常工况下,碟簧也会出现因两侧压差较大而脱离阀体的现象,说明这是导致碟簧往复运动失效的原因之一,而采用波形弹簧代替碟簧可有效解决这一问题。该研究结果对稳压器喷淋阀结构设计具有一定的指导意义。

液压柱塞式底盖机顶紧器碟簧组刚度特性及谐响应分析

为避免液压柱塞式底盖机顶紧器碟簧长期在交变载荷作用下发生纵向振动和结构损坏,结合工程实际,以顶紧器碟簧组为研究对象,利用物理试验及振动力学理论,得到碟簧不同组合型式的载荷-位移特性曲线、动静刚度比,从而确定合适的碟簧组合型式;之后进行谐响应分析,得到响应频率-振幅曲线。结果表明:摩擦阻尼是促使碟簧载荷位移特性曲线形成滞回区的主要因素,在载荷比较小时曲线接近线性,随着载荷的加大,曲线会呈现非线性特性;顶紧器动静刚度比随着碟簧对合组数的增加而下降;外界激励频率为2100 Hz时共振振幅、von Mises应力最大,且碟簧位置Ⅲ为共振的危险点。

碟簧-U型阻尼器组合三维隔震装置的工作机理及有限元分析

针对组合式三维隔震装置中碟簧在低预压位移和高往复位移下耗能不足的问题,提出一种新型碟簧-U型阻尼器(DS-UD)三维隔震装置。为验证DS-UD装置工作机理的可行性,采用ABAQUS有限元软件建立U型阻尼器(UD)、碟簧(DS)和DS-UD的有限元模型,进而探究DS-UD装置的水平和竖向力学性能。研究结果表明:在水平方向,得益于滑动层额外的摩擦力,DS-UD模型的滞回曲线比UD模型更饱满,水平刚度提高9.09%,耗能量提高10.09%;在竖直方向,由于UD良好的塑性耗能能力,DS-UD模型的滞回曲线比DS模型更饱满,其正方向和负方向的耗能量分别提高至7.28和16.33倍,等效阻尼比分别提高至4.69和10.31倍;DS-UD装置的工作机理可行,既能充分发挥DS的承载能力,又能发挥UD的耗能能力。

薄板卷取机钳口结构优化设计

本文对金属带材加工行业中的一种冷轧薄板卷取机(3mm机型)的钳口功能及工作原理进行了分析总结,针对目前薄板纵切行业中存在的卷取机钳口夹分条数量较多的薄板、窄板夹不紧,易脱落的问题,设计了新的钳口结构。改进后的钳口新增了一层挠性补偿装置,将原来的单层钳口夹紧板材变为双层钳口同时夹紧,解决了多条板带夹不住的问题。同时将原来整长式的上钳口条改为分段式结构,降低了加工难度。