旋冲钻具凸轮-滚轮冲击机构工作特性分析

旋冲钻具能有效提高深层、硬地层的破岩效率,具有广阔的应用前景。凸轮-滚轮是实现冲击动作的关键机构,但复杂多变的井下环境导致机构损伤严重,进而影响破岩效率。基于旋冲钻具多井次的试钻数据,建立凸轮-滚轮动力学模型,通过显式动力学(Autodyn)分析不同冲程、转速、钻压下的工作特性,总结机构的形变特征提出优化方法。分析结果与试验数据和理论数值对比,验证了计算模型的准确性。结果表明:冲程增大可提高冲击效果,但高于10 mm冲程的滚子实际运动轨迹受钻速、滚轮尺寸、凸轮轮廓曲率影响其轨迹将变平缓。转速在9~18 rad/s时轴向加速度波动幅度较大,对钻具的稳定性具有一定影响。钻压增大凸轮内缘处形变特性明显,其形变量与钻压成正比,25 kN钻压下凸轮的形变量约是10 kN的2.6倍。凸轮齿顶、滚轮内缘处为易变形点,在齿顶处安装可换滚筒同时改变滚轮为鼓轮构型并对抛物线-直线-抛物线、2次多项式、摆线、7次多项式4类凸轮轮廓线型进行特性分析。选用摆线及7次多项式凸轮座轮廓和鼓轮可提高冲击效果,计算结果可为旋冲钻具设计提供参考依据。

FXD3-J型动力车轴承监测数据浅析

既有机车轴温分析办法及标准无法准确分析FXD3-J型动力车轴承问题,结合实例对FXD3-J型动力车轴温分析的特点进行总结,通过分析一定周期内轴承振动冲击的变化趋势,综合判断轴承情况,为后期动力车轴承监测数据分析工作提供借鉴。

悬挂过山车吊架焊缝裂纹失效分析及结构改进

针对悬挂过山车吊架出现焊缝裂纹的问题,通过动应力测试、疲劳寿命计算及冲击加速度测试等手段对吊架焊缝裂纹进行了失效分析,得出吊架是由于高于设计值74.05%的+Z向冲击加速度而产生了高于设计值81.91%的正应力,吊架焊缝在较大正应力幅的交变载荷作用下产生了疲劳裂纹。据此进行了结构改进,并通过疲劳寿命计算证明了结构改进后吊架承受的正应力比之前降低41.20%,预测疲劳寿命为20年6个月,说明失效分析及结构改进起到了良好作用。

非稳态工况下外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架动态特性

为降低航空发动机主轴传动系统的振动,通常将弹性环、挤压油膜阻尼器与圆柱滚子轴承联合使用。基于滚动轴承动力学理论和流体力学控制方程,建立了外圈带有弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)的圆柱滚子轴承动力学分析模型,采用GSTIFF预估-校正变步长积分法对动力学微分方程组进行求解,分析转速、冲击载荷以及弹性环结构参数(凸台宽度、凸台数量)对外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架动态特性的影响,结果表明:外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架稳定性高于普通圆柱滚子轴承;转速和冲击载荷对保持架动态特性影响较大,保持架打滑率随着转速的增大而增大,随着轴承所受冲击载荷的增大而减小;过大或过小的弹性环凸台数量与宽度都不利于圆柱滚子轴承保持架的稳定性,需要选择合适的凸台数量和宽度。

220 kV断路器合闸缓冲器滚子轴承断裂失效分析

某220kV断路器合闸缓冲器滚子轴承在合闸操作过程中发生碎裂,本文利用体式显微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察了滚子轴承断口形貌,利用X射线荧光光谱对滚子轴承外侧表面化学成分进行了分析,利用硬度测试仪分别对轴承外表面、截面中心和内表面进行了硬度检测,利用金相显微镜(OM)对轴承微观组织进行了分析,通过有限元仿真软件对滚子轴承受冲击过程进行了模拟。结果表明:该合闸缓冲器滚子轴承断裂的主要原因是轴承在渗碳淬火热处理后表面硬度偏高而截面中心硬度偏低,造成表面硬脆而中心冲击韧性较差。在受到凸轮冲击时轴承表面破碎和内部塑性变形,导致凸轮、轴承与滚子卡涩,机构动作载荷完全加载在卡涩的轴承外壳上,最终使整个轴承碎裂。

WEAR FAILURE MECHANISM AND MULTI-IMPACT PROPERTY OF AUTOMOTIVE ENGINE CHAIN

The multi-impact characteristics and failure mechanism of two kinds of automotive engine chain made in China are studied through engine assembly and road-drive tests. The worn surface morphologies of rubbing area between pin, bush and roller are also analyzed based on scanning electron microscope. The results show that the main wear mechanism of automotive engine chain is fatigue wear, and its failure mechanism is the forming, extending and flaking of cracks on top layer of pin and bush. In addition, the material, hot-treatment method and shaping technique for roller have a great influence upon the resistance to multi-impact. Ensuring sufficient strength and plasticity of roller, as well as adopting suitable shaping technique are the effective method to increase its resistance to multi-impact.

提高冲碾机跟踪规划路径精度的方法

近年来在机场高填方工程中应用无人冲击碾压机已成为一种新趋势,而冲碾机在地头转向处常出现较大的跟踪误差,从而影响工作区的压实。提出一种适用于冲碾机地头转向的路径优化方法,有效提高冲碾机转向跟踪精度。基于2种广义初等曲线的计算方法,建立U型转向路径,并综合考虑最小转弯半径和曲率连续的条件,在靠近原规划路径处筛选出有效路径。基于广义双初等曲线的计算方法,建立Ω型转向路径,并综合考虑了最小转弯半径和曲率连续的约束条件,在靠近原规划路径处筛选出有效路径。基于MATLAB/Simulink平台搭建的模型预测控制器(MPC),仿真对比原规划路径与优化后路径的轨迹跟踪效果,结果表明:U型转向和Ω型转向优化后的路径跟踪效果都较好,从而验证所提优化方法的有效性。

高阻燃耐冲击衬板的制备技术研究

根据民用飞机货舱衬板材料的适航要求,系统地研究了纤维类型、树脂基体、成型工艺等对货舱衬板韧性、强度、阻燃性能的影响。研究结果表明,优选之后的增强材料与改性后的酚醛树脂制备出的货舱衬板性能优异,多规格型号满足商飞材料规范CMS-CP-503的性能要求。其中,30型落锤冲击性能达24.67 J,高于指标15.8%;滚筒剥离性能达18.5 Nmm/mm,高于指标25%;燃烧4 min时的烟密度为9.5;毒性气体NO X含量为13 mg/L,HCN、HCl、HF含量均为0,各项指标均满足目前先进的适航性要求。

冲击碾压法处理粉土地基试验研究

冲击碾压法作为一种高效、经济的压实技术,已经广泛应用于各种路基压实和软基处理等领域,并不断被应用于新的领域。通过现场试验,结合试验过程中地下水位、地表沉降和孔隙水压力等项目的监测结果以及处理后标准贯入试验和静力触探试验的检测成果,探讨了冲击碾压法用于消除浅层粉土地基液化的有效性和相应的施工工艺。试验研究表明,采用冲击碾压法可消除浅层粉土地基的液化,并且2 m深度范围内地基土的压实效果明显。研究成果证明了冲击碾压法在消除浅层地基液化领域的适用性。

冲击碾压法快速处置粉土路基的应用研究

针对黄河冲积平原区粉土路基填料受含水率影响较大、难以晾晒、普通碾压技术难以压实、生产效率低的特点,选择冲击碾压法对路基分层填筑施工。通过调整路基分层填筑厚度和压实遍数进行现场冲击碾压试验,检测路基表面沉降量、峰谷高差、压实度及路基承载力,并对比分析了3种不同虚铺厚度粉土路基的冲击压实效果。结果表明:表层土体压实度达到或超过93%后,压实度增长曲线出现拐点,继续碾压对提高土体压实效果影响越来越小,较难使层底土体压实度达到96%;路基填料允许的含水率ω范围为ω_(opt)-4%≤ω≤ω_(opt)+4%(ω_(opt)为最佳含水率);推荐的最佳虚铺厚度为0.8m,最适宜冲击碾压遍数为20,最佳碾压速度为10~12km·h^(-1);建议把沉降量和峰谷高差作为检测压实效果的辅助指标。

高速液压夯实机(RHIC)夯实效果的试验研究

提出一种适合桥头夯实的设备-RHIC,并建立动力学模型.对高速液压夯实机(RHIC)的夯实效果进行试验研究,得到夯击次数与每层沉降量及压实度的关系曲线.从曲线可知,随着夯击次数的提高,每层的沉降量也迅速增加,在夯击15次时总沉降量最大;夯击12次时整体压实度较高,表层压实度达95%,平均压实度可达93%,基本满足1.5 m回填夯实时的施工要求,说明高速液压夯实机(RHIC)适用于桥台夯实,夯实效果好,影响深度深.

冲击压路机减振系统的参数化仿真研究

为了减小冲击压路机作业时引起的冲击与振动,仿真研究了减振系统参数对作用于牵引车的冲击载荷的影响特性.通过分析冲击压路机的结构和作业特点,建立了减振系统的动力学方程.在UG软件中建立整机的实体模型,然后将其导入多体动力学仿真软件ADAMS中,建立包含轮胎与地面的动力学模型,在典型工况下仿真了整机的动力学特性,将仿真结果与试验数据对比,验证了模型的正确性.通过参数化设计研究方法将模型参数化,仿真分析了减振系统的刚度、阻尼参数变动时牵引载荷的变化,获得了参数影响的灵敏度曲线和载荷曲线,给出了参数值的合理范围.结果表明,系统的第1级阻尼和第2级刚度对牵引载荷的影响较大,整机仿真模型能够模拟冲击压路机的实际工况,为工程优化提供参考.

冲击碾压模拟试验设备研制

冲击压路机已大量用于各种原位地基土以及填土的压实处理,压实深度明显大于传统压路机和平板压实设备。但冲击压路机在冲击碾压过程中的能量传递过程、土中应力和位移的分布情况等尚不清楚。为探讨冲击碾压加固地基的机制和加固效果的主要影响因素,研制了冲击碾压模拟试验设备。该设备主要由模型箱、模型冲击轮、简易缓冲装置以及支架与牵引系统四部分组成,其中核心组成部分是具有不同外接圆尺寸大小和质量的三边形模型冲击轮。模型冲击轮可通过牵引系统中电机的牵引作用,在试验土体表面沿直线滚动,对土体施加冲击碾压作用。采用该设备进行了不同尺寸的模型冲击轮冲击碾压砂土的模型试验,并采用直径为2.5 cm的小型静力触探仪对冲击碾压加固效果进行检测。结果表明:该试验设备可用于实现对非圆形冲击轮冲击压实土体过程的模拟,同时显示冲击轮尺寸对冲碾加固效果的影响与冲碾遍数有关,且该影响在不同深度的土体中会有不同的响应,增大冲击轮的尺寸可以在土体的浅层深度范围内获得更好的加固效果。

冲击碾压荷载下砂土位移特征试验研究

冲击碾压技术是一种高效、经济的新型动态压实技术,已广泛应用于公路、机场等工程的路基压实、软基处理等领域。采用自行研制的冲击碾压模拟设备进行了模拟试验,主要研究了冲击碾压荷载下砂土位移分布总体特征以及冲击区域中心两侧砂土位移分布特征与冲击区域砂土位移随冲击作用时间的变化特征。结果表明:(1)冲击区域内砂土位移分布呈近似半椭圆形,其砂土位移沿深度方向的分布范围是碾压区域砂土位移分布范围的2.5倍左右;(2)冲击轮滚动冲击作用产生的砂土位移沿冲击作用中心两侧非对称分布;(3)随着冲击作用时间增加,砂土竖向位移明显增大,并在冲击区域左侧砂土浅部出现最大位移。

冲击碾压冲击能量及有效加固深度分析

文章在已有的计算分析方法上，通过类比强夯法，从能量转化的角度，提出了计算冲击碾压能量和评价有效加固深度的理论公式。通过分析文献中的工程实例，采用文章提出的理论公式计算出砂性土、粘性土和湿陷性黄土的有效加固深度修正系数值，并结合工程实际，给出合理的建议值，其中砂性土为1．3～1．6、黏性土为0．8～1．0、湿陷性黄土为0．6～0．8。文章为冲击碾压法的有效加固深度研究提供了一个思路，希望其中的部分参数能够通过工程实践、试验或数值模拟的方法得到进一步的检验和验证。

冲击碾压技术的发展及最新研究进展

冲击碾压技术作为一种新型的浅层地基加固技术,已在公路、机场以及港口等工程的软弱地基及不良地基的加固中得到广泛应用。冲击碾压技术采用冲击压路机设备进行施工,加固深度明显大于传统的静碾压路机、振动压路机或平板压实机,并在实际工程应用中展现出施工效率高、节省施工成本以及缩短工期等特点。介绍了冲击压路机的发展历程,分析总结了国内外在冲击碾压技术加固浅层地基的机理、加固效果的影响因素、加固效果的评价方法以及冲击碾压施工的振动影响等4个方面的研究进展,最后提出了冲击碾压技术研究当中存在的问题和进一步发展的方向。

智能冲击压路机路基压实度自动检测方法

为了提高路基压实度检测的准确性,提出了路基压实度自动检测的瑞雷波法。采用落锤法敲击地表产生瑞雷波,分别通过检波器和地震仪采集和记录瑞雷波信号,应用-τp变换提取经过信息处理后的瑞雷波,获取频散曲线,利用瑞雷波反演横波速度的方法计算压实度,分析了压实度分布剖面图信息,对比了用瑞雷波法和灌砂法计算的路基压实度。计算结果表明:两条压实度曲线几乎重叠,最大绝对误差为-0.300%,相对误差为0.308%,说明用瑞雷波法检测路基压实度数据可靠,可以用于控制冲击碾压施工。

冲击碾压加固砂土模型试验研究

冲击碾压技术(IR)已在国内外公路、机场等工程的地基处理中得到大量应用,处理的深度明显大于传统静碾和振动压实技术,具有施工快速、节省工期和施工成本等优点,逐渐受到工程界和学术界的重视。关于冲击碾压技术的理论研究明显落后于工程实践,为进一步促进冲击碾压技术在工程中的合理应用,采用自行研制的冲击碾压模拟试验设备进行了模型试验研究,探讨冲击轮质量和牵引速度对冲碾加固效果的影响以及冲碾过程滚动冲击产生的冲击荷载形式和冲击能量在砂土中传递与衰减的过程。研究结果表明,冲击轮的质量和牵引速度对冲击碾压加固效果有明显影响,通过增加冲击轮质量可以明显增大土中浅层深度范围内的冲碾加固效果,牵引速度在冲碾过程中存在最佳值,接近最佳牵引速度时的冲碾加固效果最好;三边形冲击轮滚动冲击产生的冲击荷载为瞬变单脉冲形式,且在冲击接触面上不均匀分布,表现为接触面中心处冲击荷载较大而两侧明显较小;冲碾过程中冲击能量主要以瞬变非周期性脉冲形式在土体中传播,沿竖直方向传递,其衰减过程以负幂函数形式进行。

仿冲击振动压实技术

为了探索节约型压实技术，开发了仿冲击振动压实技术，并对该技术进行了试验研究。通过对压实度、振动轮时域信号的频谱及功率谱分析可知，压实12遍时，150mm处压实度达到91%，300mm处压实度达到80%；频率成分丰富，多种频率参与压实作用，振幅为4～8mm，压实能量高。研究结果表明，仿冲击振动压实机具有多频参与压实作用、压实效率高等特点，有明显的高效节能的优势。

冲碾压实技术在洪家渡面板堆石坝上的应用

高面板堆石坝后期变形是恶化大坝防渗结构的重要因素。洪家渡面板坝在次堆石区采用冲碾压实技术,用爆破次堆石料,按次堆石料填筑层厚经碾压达到主堆石料的密实度和级配要求,这既可减少堆石体后期次压缩变形和蠕变变形,又可以加快填筑施工速度,从而提高坝体质量,获得较好的经济效益。