油罐车自主加注臂密封圈响应面优化及分析

为了提高油罐车自主加注臂前端快接装置的密封性能,设计了一种内胀式橡胶密封圈,并结合响应面法和有限元法对密封圈进行了优化和分析。首先,基于有限元软件ANSYS Workbench对密封圈进行建模和仿真,研究了密封圈的倒圆半径、厚度和压缩量对密封圈性能的影响;然后,将密封圈与管壁的接触面积、接触压力和所受等效应力作为优化目标,利用Design⁃Expert软件建立了密封结构的优化模型,并通过多目标优化获得最优设计方案;最后,进行了密封圈优化前后的性能对比和分析。数值测试表明,在最大3 MPa介质压力下,优化后密封圈的接触压力提升了1.3 MPa,有效接触面积更大,且接触带更加集中,有利于实现快接装置和油罐车加注口的有效密封,同时等效应力降低了4.3%,有助于延长密封圈的使用寿命。

基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析

液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建了液压缸密封圈的有限元模型。根据液压缸活塞的密封结构,分析了液压缸活塞的运动特点,利用Archard模型描述密封圈的外观特征变化,通过计算密封圈接触面上任意一点的磨损深度,分析液压缸密封圈的磨损量。试验结果表明,所研究方法可以对液压缸密封圈的裂纹深度与裂纹扩展角度进行有效分析,两项指标的试验分析与实测结果基本一致,裂纹深度的试验分析误差最大值仅为0.002 mm。方法有助于提高液压缸设计的密封可靠性。

装配式水泥路面夹环连接式传力杆接缝设计及验证

面向可拆卸装配式水泥路面,提出了一种夹环连接式传力杆接缝,在阐述其特征和基本参数的基础上,选取挠度传荷系数和弯沉差作为指标,使用有限元方法分析了下开口槽、传力杆、夹环构件等参数对夹环连接式传力杆接缝传荷能力的影响,同时分析了夹环连接式传力杆接缝的构件及界面应力的变化规律,得到了合理的接缝参数;此外,通过室内足尺试验评价了夹环连接式传力杆接缝的传荷性能。结果表明,提出的夹环连接式传力杆接缝的传荷能力满足要求,具有一定的工程应用价值。

一种通轴式内转子电动自行车减速装置的设计与优化分析

分析现有电动自行车所用轮毂电动机的整体结构,针对轮毂电动机内转子采用左右半轴结构时出现的不稳定性、噪声较大等问题,优化设计了一种通轴式内转子加减速装置的轮毂电动机结构。基于优化设计理论,以减速装置总体积最小为目标函数进行优化,采用Creo软件绘制优化后的减速装置三维模型,利用Ansys Workbench软件对其进行有限元分析,校核了结构的强度和刚度。结果表明,新设计克服了电动自行车轮毂电动机内采用左右半轴的缺陷,减速装置优化后体积下降了8.6%,且结构设计强度和刚度满足要求,验证了结构的合理性。为电动自行车轮毂电动机结构设计及优化提供了新思路和理论依据。

基于伺服液压缸X形密封圈的数值模拟

针对伺服液压系统中的执行元件伺服液压缸活塞中的X形密封圈,采用有限元分析软件ANSYS建立其二维轴对称有限元模型,研究X形密封圈在沟槽圆弧半径、流体压力、初始压缩率不同参数的条件下,对Von Mises应力、主接触面最大接触压力大小的影响。结果表明:内行程时沟槽圆弧半径为2.6 mm时密封性能最佳,外行程时沟槽圆弧半径为2.2 mm时密封性能最佳;X形密封圈在流体压力为10~20 MPa的范围内密封性能逐渐变差;初始压缩率为5%~15%时密封性能逐渐变好。

波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器设计

针对飞行器机翼的大面积壁板等金属结构的多形态裂纹分布难以同时检测、检测精度低等问题,设计了一种互补开口波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器。该传感器群阵列中不同尺寸的互补开口波导谐振环微带传感器能够检测直裂纹、针孔、星型3种裂纹的特征参数。实验结果表明,传感器对3种裂纹的参数变化的最大检测灵敏度达到了150 MHz/mm,传感器可检测出的最小直裂纹尺寸为10 mm×1 mm×0.1 mm。该传感器结合了互补开口谐振环辐射能力强、易于表面共形和基片集成波导低损耗、品质因数高、尺寸小的特性,能够实现对金属材料上多形态裂纹的同时检测,具有灵敏度高、检测范围大等优点。

带环槽自润滑关节轴承安装固定与推出仿真分析

该文利用ABAQUS仿真软件进行带环槽自润滑关节轴承安装与质量检测过程的有限元分析,在该平台建立相关仿真模型,设置分析参数后进行装配的模拟过程,分析轴承压装、翻边及推出过程中不同位置时的应力、应变及径向位移分布情况,得到压装力、翻边力及推出力随位移变化的曲线。该文以MS14101-6轴承为研究对象,并针对仿真结果综合评价关节轴承的安装质量,确定轴承外圈与轴承座之间的过盈量、摩擦系数及轴承座材料对压装力和翻边力的影响。

环锻液压机横梁强度设计与分析

利用ANSYS有限元分析软件对环锻液压机的横梁受力情况进行分析,并与传统的公式计算结果进行对比。通过对比,总结数据差异,为后续同类型设备的快速设计提供设计依据。

基于MOBWO-MCKD的风机滚动轴承故障特征提取方法

针对风力发电机轴承振动信号受强背景噪声及其他设备激励源影响,导致早期微弱故障特征不易提取这一问题,提出了一种基于多目标白鲸优化算法(MOBWO)优化的最大相关峰度反卷积(MCKD)风力发电机轴承故障特征提取方法。首先,采用MOBWO强大的全局及局部搜索能力优化了MCKD关键参数,获取了最佳参数组合;其次,利用优化后的MCKD对原始信号进行了解卷积运算,消除了背景噪声及其他设备激励源的影响,突出了轴承周期性脉冲信号;然后对解卷积信号进行了包络谱分析,提取了轴承故障特征频率,并将其与理论计算故障特征频率值进行了诊断结果对比;最后,采用实际工程中采集到的风力发电机轴承内圈和外圈的故障数据,对MOBWO-MCKD方法的有效性进行了试验验证。研究结果表明:基于MOBWO-MCKD的故障特征提取方法能够有效地消除背景噪声及其他设备激励源的干扰;由内圈信号包络谱可得到的内圈故障频率为f IR=125.87 Hz、2f IR=251.74 Hz;由外圈信号包络谱可得到的外圈故障频率为f OR=84.47 Hz、2f OR=168.94 Hz、3f OR=253.41 Hz。该特征提取方法可以为实际工程风力发电机轴承早期微弱故障特征提取研究提供一定的参考。

带式输送机托辊单对永磁轴承优化设计

针对带式输送机能耗大的问题,通过有限元对带式输送机永磁轴承结构参数进行仿真研究和参数优化设计,得到最优参数优化结果。通过内外磁环不同相对轴向位置在空载条件和负载条件下进行测试,结果表明,空载时轴向力仿真最大可达1100N左右,实测数据相较于仿真结果稍小;负载时分别加载2kg、4kg、8kg和12kg,对比仿真结果表明仿真与试验结果基本一致,证明通过有限元进行参数仿真优化分析的正确性,参数优化结果可以满足承载要求,实现了输送系统能耗的减少。

聚磁式磁场调制电机设计与分析

聚磁式磁场调制电机是同步电机的一种,具有转矩密度高、效率高、噪音低、可靠性高等优点。在低速大扭矩的传动系统中得到广泛的应用。本文以聚磁式磁场调制电机为模型,运用Ansys Maxwell软件建立该电机的仿真模型。进行边界条件设置、网格剖分、材料赋予及激励设置等。求解并分析模型的反电势、静磁场、瞬态场、Map图等性能。为电机的设计与优化提供参考依据。并制作了样机,实验结果验证了该设计方案的可行性。

基于有限元分析的薄壁圆环零件加工工艺研究

目的针对薄壁圆环零件刚性差、强度弱、加工过程中易发生受力变形的难题,基于薄壁圆环零件加工成形工艺,优化零件的加工工艺和装夹方式。方法考虑到工艺对零件加工质量的影响,对零件的加工方法和装夹方式进行研究,提出一种新的加工工装,运用ANSYS软件对零件装夹受力情况和振动变形进行有限元模拟仿真分析。结果该工装不仅能够防止零件发生应力集中,还提升了零件加工精度和表面质量,工装设计为一夹一顶方式,只需调整顶尖压紧力便可确保圆环件在加工中不会发生变形,同时拆装方便,提高了生产效率。结论对于薄壁圆环件的数控加工,可通过科学设计零件加工工艺流程和装夹工装,解决零件受力变形问题,保证薄壁圆环零件的尺寸、形位公差和表面粗糙度符合要求,提高了生产加工效率,满足产品批量生产使用要求,为类似薄壁件的加工提供了参考。

缸体类零件内腔硬质阳极氧化加极装置设计与改进

[目的]某型号压气缸在现场安装时出现过盈配合问题,内腔硬质阳极氧化膜厚度分布不均及顶部膜厚过大是主因。[方法]设计并制作了加极装置,结合阳极氧化试验和有限元分析对其中的辅助电极进行改进。[结果]使用加极装置后,内腔阳极氧化膜厚度分布均匀,都在要求的10~20μm范围内。[结论]在硬质阳极氧化过程中使用合适的加极装置有利于控制缸体零件内腔阳极氧化膜的厚度,提高膜厚均匀性。

船舶水下装置O形圈角密封性能分析

为分析船舶水下装置O形密封圈随外压变化时,其应力状态和密封性能的变化,建立三角密封区域的密封槽和O形圈的有限元模型,采用超弹性橡胶单元模拟O形圈的在不同压力下的等效应力、接触压力等相关参数的变化情况,并对角密封的密封效果进行试验验证。结果表明,随着外部压力的增加,O形圈与密封槽的接触压力也同步上升,能克服的密封压力也同步增加,在不损伤O形圈和密封槽的前提下,能够满足密封的要求。

水下采油树油管挂C型锁环高效力学分析

为了有效解决水下采油树与油管悬挂器锁紧时,C型锁环与其驱动部件接触非线性和大变形非线性导致的计算收敛困难、速度慢的问题,提出了一种直接在C型环上加载径向位移替代传统驱动部件加载的方式进行有限元分析,并结合与驱动部件之间的力学关系推导获取C型环力学分析结果的方法。建立了C型锁环在径向位移加载下的理论数学模型,通过有限元分析验证了理论模型的正确性;结合实际应用模型,验证了该力学分析方法可有效提升有限元分析的收敛速度,具有较强的可行性与高效性,对类似部件力学性能分析具有重要的借鉴意义。

基于有限元的防蠕变O形圈预紧力研究

针对伺服电机浮动端轴承出现的跑外圈问题,通常采用增加橡胶O形圈来进行相应处理。由于O形圈的尺寸规格,以及O形圈的开槽尺寸和公差,直接会影响到防跑圈力矩,在选用O形圈规格和设计O形圈槽的尺寸时需要核算相关内容。采用有限元法,对不同硬度和不同沟槽尺寸下O形圈提供的预紧力和防跑圈力矩进行分析计算,该计算方法对O形圈的选型和O形圈沟槽的设计具有一定的指导意义。

硬度对液压马达O形密封圈性能影响的分析

以仿真转台液压马达密封结构为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS建立其有限元模型,采用罚函数技术和库仑摩擦模型对O形密封圈和马达密封副间的摩擦接触进行有限元分析,研究O形密封圈材料硬度对接触压力、密封圈Mises应力和密封圈与马达密封副间接触面积的影响,分析接触压力、密封圈Mises应力峰值和接触面积的分布规律。结果表明:接触压力随O形密封圈材料硬度的变化呈“驼峰”式变化;在“驼峰”位置随材料硬度的增加而增大;材料硬度小于85 HA时,对O形密封圈Mises应力的影响并不明显;材料硬度大于85 HA时,Mises应力增大幅度变大,容易导致密封圈损坏;密封圈与马达轴间静接触面积整体上随密封圈材料硬度的增大而减小,故应尽量控制密封圈硬度,保证足够的接触面积。

环模制粒模、辊挤压过程影响因素分析

环模制粒装备是饲料加工装备使用最广泛、最重要的设备,环模制粒装备中的模、辊直接接触物料,十分容易磨损,为探究磨损机理,根据物料在挤压过程中的状态分为供料区、变形压紧区和挤压成型区,并对挤压过程进行受力分析,计算出成功攫取公式,并通过ABAQUS/Explicit对模、辊辊轧过程进行有限元分析,得到不同摩擦系数和模、辊间隙情况下压辊受力情况,为环模制粒设备设计提供了参考。

大型集装箱船燃料舱环段横向浮船坞过驳方案

结合浮船坞和某大型集装箱船燃料舱环段的各项参数,对大型集装箱船燃料舱环段横向过驳至浮船坞的方案进行研究。采用NAPA软件对船舶燃料舱环段横向过驳的浮船坞进行压载水配载,得到合理的横向过驳配载方案;采用PATRAN软件对船舶燃料舱环段横向过驳过程中的3个典型工况(搁置、过驳和落墩)进行有限元分析,验证该横向过驳方案的可行性。结果表明,大型集装箱船燃料舱环段和浮船坞模型在结构强度方面满足衡准要求,且舱段变形在合理范围内,说明该燃料舱环段横向过驳浮船坞方案是可行的。

煤矿双齿辊破碎机破碎齿及齿环座的强度分析

基于煤矿双齿辊破碎机破碎齿及齿环座基本结构构建破碎齿和齿环座有限元仿真模型,并以此为基础开展仿真分析,确认煤矿双齿辊破碎机破碎齿及齿环座强度性能水平。此外,研究中还会将此仿真分析方法应用于煤矿双齿辊破碎机破碎齿和齿环座强度分析检测工程实践中,通过实际检测结果与仿真分析结果的匹配对比确认仿真分析方法的可用价值。