滚子与内圈打滑行为诱导的振动特性

针对滚子打滑试验研究困难的问题,通过分析滚子-内圈运动副的相对运动关系得出运动副振动特征频率的计算公式,在此基础上开展打滑试验,提取滚子纯滚动、打滑状态下的振动信号并采用短时傅里叶变换进行时频域分析,结果表明:滚子打滑会诱发一定的振动响应,其频率与滚子、内圈的转动频率相关,理论计算结果与试验结果较为吻合,可用于测算滚子打滑程度;滚子由纯滚动状态转变为打滑状态或由打滑状态转变为纯滚动状态时,纵向、切向振动的幅值均会发生突变,切向振动信号占主要成分且幅值更大。

大气及真空环境下电流对柔性环滚动载流摩擦性能的影响

使用外滚道、柔性环和内滚道构成滚动载流摩擦副,对比研究了大气及真空(1×10-3Pa)环境下电流对柔性环滚动载流摩擦磨损性能的影响.随着电流从0 A增至20 A,电致黏着导致摩擦力随电流增大而增大.大气环境下氧化作用可促进摩擦表面材料剥落,导致磨痕宽度更大,进而导致大气摩擦力更高,表层塑性变形更严重.真空环境下氧化磨损被抑制,接触表面材料剥落和塑性变形相对较轻.电流从0 A增加至20 A,大气磨损面O与Cu原子比从0.379 7减少至0.144 3,真空磨损面O与Cu原子比从0.093 9减少至0.029 9.硬度测试显示:在塑性硬化和电致软化共同影响下,摩擦表层硬度随电流的增大先增加后降低,硬度最高点对应的电流为5 A,真空下电致软化效果更明显.

圆锥滚子轴承套圈辗扩成形有限元模拟

环件辗扩是轴承套圈的主要成形方法,加工质量直接影响轴承的使用性能。以圆锥滚子轴承为例,基于DEFORM建立套圈径向辗扩有限元模型,通过试验验证了模型的正确性,并分析了初始辗扩温度、芯辊进给速度和主动辊转速对套圈等效应变和温度的影响,结果表明:初始辗扩温度、芯辊进给速度增大,套圈等效应变减小;主动辊转速增大会使套圈等效应变增加;芯辊进给速度和主动辊转速增大,套圈温度升高且温度分布更均匀。

小型凹槽环件复合环轧成形数值模拟

采用一种立式复合环轧工艺制造了小型凹糟环件,用Simufact有限元软件模拟了小型凹槽环件的环轧成形过程,并在D51环轧机上进行了验证。数值模拟结果揭示了环轧成形过程中几何、应变和温度等成形因素的分布和演化规律。为研究不同主动辊形状对环轧成形的影响,采用不同夹角的主动辊进行了数值模拟研究。结果表明,25.4°的主动辊夹角能产生更大的轧制力和内部塑性应变,但是容易产生椭圆缺陷和模具填充不满,因此选取适中的角度能保证工件的环轧质量。通过对比空转轧制前后的数值模拟结果发现,空转轧制可以显著改善椭圆缺陷,提高环件尺寸的均匀性。

气囊抛光中抛光垫表面沟槽结构对轴承套圈抛光质量的影响

为研究圆柱形气囊抛光中抛光垫表面沟槽结构对GCr15轴承钢抛光质量的影响,通过Fluent软件分析沟槽结构对抛光液流速和动压力的影响,并优化沟槽结构参数,进一步开展GCr15轴承钢套圈内表面定点气囊抛光试验,研究沟槽结构对抛光垫磨损行为、材料去除率和工件表面粗糙度的影响。结果表明:V形沟槽抛光垫的抛光效果优于无沟槽、栅格形沟槽和斜沟槽抛光垫,比无沟槽抛光垫磨损量降低了42.37%,最大材料去除率提高了17.04%,表面粗糙度降低了16.32%。

响铃卷生产装备设计与试验

为实现响铃卷的自动化生产和确定较理想的生产工艺参数,设计一种响铃卷自动化生产装备,并进行生产试验。参照响铃卷的手工生产工艺流程,设计循环回转式自动化生产装备,以实现生产过程的自动上料、炸卷、下料。选取油温、油炸时间和卷压板间距等显著影响品质的因素,作为可调的生产工艺参数,设计正交试验方案,进行生产加工试验。试验结果表明,该设备较理想的生产工艺参数为油炸时间3.5 s、油炸温度210℃、卷压板间距35 mm。研究为响铃卷及同类产品加工机械的自动化、智能化研发设计提供参考。

缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性仿真分析

为了研究缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性,基于轮轨滚动行为(WRRB)模拟试验台参数,利用ANSYS/LS-DYNA建立瞬态滚动接触有限元模型,集成弹性蠕滑率求解程序和Tγ磨耗模型,通过试验验证模型的正确性.重点分析轮轨力、蠕滑率、接触应力和钢轨磨耗深度,并考虑车轮驱动扭矩和速度的影响规律.结果表明:缩尺车轮-环轨结构的高频弹性振动造成轮轨垂向力波动;在比例载荷作用下,纵向动力学行为和钢轨磨耗深度变化趋势与服役轮轨一致;由于环轨的极小曲线半径,自由滚动工况下的横向蠕滑力/率、自旋蠕滑率、钢轨磨耗深度偏大,切向接触应力峰值出现在接触斑后沿两侧;车轮驱动扭矩和速度的影响规律可拟合为一组经验公式.研究可以为此类试验台的设计与应用工作提供理论依据.

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。

环件锻轧生产线核心设备及功能特点综述

环形锻件凭借其优异的力学性能在诸多工业领域具有非常广泛的应用。环形锻件是一种涉及材料多、量大面广的重工业零件。由于环形锻件常处于工作时间长、高温、高压、高转速、高低频振动综合作用的恶劣环境中,因而对锻件质量和尺寸的要求十分苛刻,这就对环形锻件的锻造工艺提出了更高的要求,环件锻轧技术也因此得到了快速发展。本文以天锻公司生产的一条自动化环件锻轧生产线为例,结合异形截面环形锻件的生产工艺,重点介绍生产线中的核心装备及其功能特点,为该类环件锻轧生产线的技术要点和发展方向具有一定的参考意义。

热力耦合作用的双半内圈角接触球轴承热特性

针对航空发动机高速重载双半内圈角接触球轴承运行中生热问题,基于滚动轴承动力学以及传热学理论,考虑轴承热变形以及润滑油的作用,建立热力耦合作用的双半内圈角接触球轴承动力学分析模型。采用预估-校正的GSTIFF变步长积分算法求解动力学方程组,分析了工况参数和结构参数对轴承热特性的影响,结果表明:考虑热力耦合的轴承动力学模型更接近试验结果;内、外圈温度受转速以及轴向力的影响较大,轴向力对内、外圈温差的影响较大;内圈沟曲率半径系数对轴承温度的影响较大,当内圈沟曲率半径系数为0.532时内、外圈温差最小,外圈沟曲率半径系数和垫片厚度对轴承温度的影响较小。

超大型环件径轴向轧制过程偏移机理及自适应模糊控制方法研究

超大型环件径轴向轧制过程容易产生偏移,影响环件轧制稳定性和成形质量。为研究环件偏移机理及其控制方法,分析了轴向孔型滑移区中前滑区和后滑区的分布变化规律,建立了理想情况下不产生环件偏移时锥辊旋转运动学条件,获得了滑移区的最优速度匹配系数。此外,从历史轧制数据中归纳人工控制经验后提出了基于锥辊转速自适应模糊调节的环心偏移量控制方法,基于ABAQUS软件和VUAMP子程序开发,建立了集成有环心偏移量模糊控制算法的∅10 m超大型环件径轴向轧制有限元模型,研究了采用最优速度匹配系数的常规控制和自适应模糊控制下的环心偏移量变化规律。结果表明,自适应模糊控制下的平均环心偏移量相比于常规控制降低了72.4%,仿真结果和试验数据均验证了所提超大型环件轧制过程偏移自适应模糊控制方法的有效性。

交错轴摩擦轮传动及其应用

交错轴摩擦轮传动具有回转运动与直线运动的转换、直线运动位移任意调节和远程往复输送、驱动能力自适应、过载自保护、传动效率高、磨损小、寿命长、成本低、结构和制造工艺简单等特点,100多年来得到较快的发展和应用,被广泛应用于自动化、智能化、精密定位等装备上,然而,在机械工程领域的教材和手册中并未将其明确系统地列出,在分类体系中仅对平行轴和相交轴摩擦轮传动进行归类。鉴于此,本文介绍交错轴摩擦轮传动技术原理和特点,归纳总结交错轴摩擦轮传动基本原理和两种基本运动形式及4种基本结构形式,构建完整的摩擦轮传动分类体系;同时从传动基本原理的角度,综述交错轴摩擦轮机构在不同工程领域中的应用和研究进展;指出交错轴摩擦轮传动技术目前存在的难点及问题,并对其发展趋势进行展望。

基于水平垂直同步峰值比的球轴承外圈剥落故障位置定位研究

球轴承的外圈剥落故障角度位置对旋转机械的振动大小与使用寿命有重要影响,在承载区间内判断外圈剥落故障角度十分必要。基于加速度振动信号的峰值变化规律,提出了一种球轴承外圈剥落故障定位方法。该方法建立具有时变撞击力的拉格朗日动力学方程,通过分析球轴承承载区接触力的变化趋势,类比推理得出振动加速度信号绝对值峰值比规律,分析了加速度振动信号冲击点的附近位置,提出了一个新的判断指标,得到了故障具体发生的位置。仿真与实验结果表明,球轴承外圈剥落故障不同位置的振动信号的水平垂直同步峰值比存在相对应的函数关系。通过仿真和实验验证了该定位规律的准确性。为判断球轴承外圈剥落故障位置的诊断方法提供了理论依据。

轴承外圈滚道直径变动量测量与分选装置

针对目前轴承外圈滚道直径变动量测量效率与测量精度无法兼顾的问题,通过双通道自动送料机构、双工位自动夹取机构、双通道自动分选机构、综合检具快速测量机构的设计实现双工位运行,提升了装置的运行与测量效率(与手动测量相比效率提升约1倍);以高精密电感位移传感器为核心构建测量系统,实现了轴承外圈滚道直径变动量的高精度测量;以FX三菱PLC为主控核心设计控制系统架构,通过YKHMI编制人机界面,使装置运行具备良好的稳定性和可操作性。设计试验条件,采集测量数据并进行测量结果不确定度评估,结果表明:该装置的扩展不确定度为5.40μm,满足滚道车削半精加工后直径变动量的测量精度要求。

初轧温度对Ti2AlNb钛合金环件径-轴向轧制过程的影响

基于Simufact Forming有限元软件对Ti2AlNb钛合金径-轴向环件轧制过程进行了数值模拟,研究了不同初轧温度对驱动辊径向轧制力能参数以及环件成形后的等效应变、温度的影响规律。结果表明:随着环件成形温度的升高,在环件轴向截面,等效应变标准差分布越来越均匀,而温度标准差分布差异却越来越大;在环件轧制初期,温度对轧制力影响显著,驱动辊轧制力增加速度及其峰值随环件成形温度的升高逐渐降低;在环件轧制后期,温度对轧制力的影响很小。

端面压紧机构在微型抗磁轴承磨削中的应用

针对传统电磁无心夹具和双滚轮夹具不能满足微型抗磁轴承非铁磁性材料套圈外表面加工需求的问题,结合现有磨床设计了端面压紧机构,实现了代替电磁线圈产生轴向力的目标,并详细介绍了端面压紧机构以及各部件功能。采用端面压紧机构磨削加工的轴承小外径面和端面各项指标均满足技术要求,验证了该机构在抗磁轴承套圈磨削过程中的可行性、可靠性,且新方案缩短了工艺流程,降低了加工难度、劳动强度及废品率,提高了生产效率。

不同轧辊尺寸下40Cr/Q345双金属环件成形过程有限元分析

目的研究不同轧辊尺寸对40Cr/Q345双金属复合环件热辗扩成形过程的影响规律,并分析环件在辗扩变形过程中内、外层区域的协调变形机理,使辗扩完成后的双金属环件整体变形和温度分布趋于均匀。方法基于ABAQUS有限元模拟软件,使用动态显式算法,建立双金属环件径-轴向轧制三维热-力耦合有限元模型,采用直径为70、90、110、130、150、170 mm的芯辊尺寸和直径为400、500、600、700、800 mm的驱动辊尺寸,分别研究两个主要的成形辊尺寸对双金属环件热辗扩成形过程的影响。结果在研究的轧辊尺寸范围内,随着芯辊直径的减小,双金属环件整体温度分布趋于均匀,其变形均匀性明显提高,其中,环件外层40Cr金属塑性变形明显降低,内层Q345金属塑性变形显著升高;随着驱动辊直径的增大,环件整体温度分布均匀性有所降低,变形均匀性略有提高。结论在双金属环件热辗扩成形过程中,较小的芯辊尺寸能够提高环件整体的温度分布均匀性,并能有效提高内层Q345金属的塑性变形程度,使环件整体变形更加均匀。较大的驱动辊尺寸会略微降低环件的温度分布均匀性,并通过改变内、外层金属的塑性变形程度使环件整体变形趋于均匀。

数控卧式辗环机及自动化上下料装置

基于研究回转体构件在数控卧式辗环机的辗环工艺,文中该公司研制的数控卧式辗环机及自动化上、下料装置为例,介绍了一种适用于环形回转件成形的辗环机及上下料装置等,可实现环件的自动化轧制成形,节省人力物力,提高生产节拍,满足客户的生产要求。设计的辗环机、上下料装置及出料平台可为后续系列产品设计提供指导依据和设计借鉴。

大型40Cr13环件径-轴向轧制进给曲线设计方法研究

为满足实际生产需求,保障环件在实际轧制过程中的稳定性及产品质量统一,根据大型40Cr13环件塑性变形特点,在传统轧制曲线的基础上规划了五段式轧制曲线,并根据实际生产经验提出了各阶段的芯辊进给量Δb_i,再结合环件咬入条件、锻透条件及环件直径增大速度等公式提出了各阶段芯辊进给速度V_i的计算方法,从而得出了五段式轧制曲线设计方法。选择实际订单要求尺寸设计了五段式轧制曲线,通过有限元模拟方式分析了轧制后环件精度、温度和应变分布,均能满足实际生产要求,从而验证了五段式轧制曲线的合理性。

基于FEM和RSM方法的异形环轧制型腔填充难度评价方法

在异形环件轧制过程中,轧制型腔的设计直接影响着最终环件的成形质量。为了提高型腔填充率和降低生产周期,以台阶型环件为研究对象,将响应面法(RSM)与有限元法(FEM)相结合,提出了一种通用的异形环件轧制型腔填充难易程度评价方法。基于对轧制型腔的描述,定义了3个设计变量和相应的响应目标,以实现多目标优化。建立了该台阶型环件轧制过程的有限元模型,基于模拟结果,通过显著性分析和方差分析(ANOVA)建立并改进了响应模型。通过该响应模型,全面研究了不同变量对优化目标的影响。结合响应目标的等值线分析图得到了台阶型环件轧制型腔的填充难易程度评价方法。