浮动花键抗磨损强度分析与试验

为了解决航空发动机附件传动系统花键连接结构在正向设计阶段分析能力薄弱、缺少基础数据支撑,以及在复杂工作条件下齿面磨损严重等问题,开展了浮动花键磨损强度评估方法研究,提出适用于发动机附件传动系统浮动花键的齿面接触应力计算方法。并开展了花键磨损影响因素对比试验,测量不同材料、表面粗糙度、表面处理、润滑条件、偏斜角、齿形条件下的磨损量和齿厚变化量。结果表明:花键表面硬度是决定抗磨损能力的主要因素,硬度大抗磨损能力强;在偏斜状态下工作的花键通过齿形修形改善接触区位置,降低接触应力,可提高抗磨损能力;润滑油润滑可以减小摩擦磨损,减少磨屑产生,是减小花键磨损的首要措施;正确选择齿侧间隙有利于减小磨损发生。

材质对谐波减速器刚轮的耐磨性能影响

采用3种谐波减速器用刚轮材料——2Cr13不锈钢、40Cr中碳合金钢、45钢,通过对其显微组织、硬度、三维及二维形貌的显微磨损、摩擦因数的分析,探究不同材料耐磨性能的差异。结果表明,2Cr13、40Cr的显微组织为回火索氏体,45钢的显微组织为铁素体与珠光体。2Cr13、40Cr硬度相近且远大于45钢。2Cr13磨损形貌为黏着与剥落,磨损机制为黏着磨损;40Cr、45钢磨损形貌为犁沟与剥落、犁沟与黏着,磨损机制为磨粒磨损。3种材料的摩擦因数相差可忽略不计。2Cr13、40Cr、45钢截面的磨损面积分别为5008、1645、6535μm2。硬度相近下,40Cr表现出比2Cr13更优异的耐磨性能。45钢与摩擦副材料的硬度值相差最大,耐磨性能最差。

机械磨损典型案例原因分析及改进

机械磨损是机械设备在使用过程中不可避免的现象,不仅会影响设备的性能,还会导致设备的失效和损坏。花键磨损和联轴器磨损均属较为常见的机械磨损故障类型。以海洋钻井平台现场遇到的几起花键磨损和联轴器磨损典型故障为例,在对故障情况及其影响进行简要介绍的基础上,对机械磨损的规律及影响因素进行了较为详细的论述,然后结合宏观检查方法及理化检测方法,对花键磨损及齿式联轴器磨损的原因进行了深入分析,据此提出合理选型与设计、更换或修复部件、润滑维护、改善安装工艺、引进新技术等改进和预防措施。

航空花键研究综述

花键传动简单可靠、比功率高,在航空器传动装置中具有无可替代的地位。花键转速高、传递扭矩大、重量轻、工作环境苛刻,某些花键甚至无法实现润滑和冷却,此外,外花键和内花键的支撑系统各自孤立,无法确保可靠的对中,诸因素导致花键连接的不对中及润滑、磨损问题广泛存在。从20世纪50年代开始,航空业发达国家一直持续对花键的设计、润滑与磨损、试验、排故、维修开展研究工作,形成了系统的花键设计、试验与运行维护方法;而我国对花键的研究较少,且航空花键研究甚为匮乏,无法满足航空领域对传动部件的需求,在观念上,花键常常被视为附属部件和普通连接部件,对其关注度不够。总结了国内外航空花键数十年的研究进展,从航空花键的失效、润滑、振动、磨损、不对中、转子动力学、试验研究等方面开展了详细的调研分析和归纳总结,并探讨了航空花键研究发展趋势,以期为解决我国航空花键面临的不对中、润滑与磨损等问题提供借鉴和参考。

一种在线监测铣刀磨损量的新方法

提出了一种在线监测铣刀磨损量的新方法,该方法利用B样条神经网络建立不同刀具磨损状态下加工参数与切削力之间的映射关系。通过比较实时采集的切削力与不同刀具磨损值对应的切削力大小,可确定刀具的磨损状态,并利用建立的简化模型计算刀具的精确磨损值。试验结果表明,该方法消除了加工参数变化对特征的影响,简化了特征选取的方法,能够适应外部加工环境的变化,完全满足刀具状态监测系统的实用化需求。

基于动态树理论的刀具磨损监测技术

提出了基于动态树理论的刀具磨损监测方法,通过相关系数法提取传感器信号与刀具磨损最相关的几组特征,并采用具有局部记忆的B样条模糊神经网络建立刀具磨损量与声发射信号、切削力信号和振动信号特征之间的非线性映射关系,构造了任意加工条件下的刀具磨损监测系统,刀具磨损的识别结果由集成神经网络输出。试验结果表明,基于此方法构建的刀具磨损监测系统具有精度高、可靠度强、增殖性好和在线识别速度快等优点,值得工业推广。

车轮磨耗分析中平滑方法的选取

为了更好地去除车轮磨耗计算数据中的噪声点,基于数值平滑理论,利用车轮磨耗预测模型得到的车轮磨耗数据,对五点三次平滑法、三次样条平滑法和超光平滑法进行对比研究.结果表明:超光平滑法能在有效抑制噪声的同时,较好地保持磨耗数据的细节信息,更适合处理车轮磨耗数据;将三次样条平滑法与超光平滑法相结合处理磨耗噪声数据,既能保证曲线足够光滑,又能防止数据失真现象.

车轮实测型面数据平滑处理方法

通过现有车轮型面测量仪器获得的实测型面数据中包含大量锯齿形信号和部分奇异值,为提高车轮磨耗情况分析的准确性,需对这些实测数据进行平滑处理。采用了基于二乘原理和卷积概念的3种不同平滑方法,包括平均滑动法、样条滑动法和高斯尺度变换法。对比了独立运用3种方法对车轮实测型面数据平滑处理的结果,在此基础上提出了综合运用3种方法对车轮实测型面按一定规则分段采用不同方法进行平滑处理,再将各段平滑曲线连接成完整型面。结果表明,考虑3种方法的优缺点,综合运用3种方法分段处理车轮实测型面,能使平滑误差和误差的标准差减至较小范围内,平滑速度较快,平滑效果较好,能满足车轮磨耗参数计算与运用状况了解的有关要求。

花键过度磨损原因分析

以内外花键磨损为实例,根据磨损断口形貌观察,判定花键齿的磨损主要是由于内外花键轴线不同轴引起。给出花键齿的滑动速率和摩擦功的计算式,分析偏心量、法向力、摩擦因数、齿数等参数对花键磨损的影响。结果表明:内、外花键轴的轴线不同轴是造成花键磨损的主要原因之一;内、外花键轴的轴线不同轴(轴线偏心)使键齿齿面产生滑动;轴线偏心使各键齿齿面的载荷分配不均匀,加速齿面的磨损;防止花键齿的磨损最有效的措施是提高与轴线偏心量有关零件的加工精度和安装精度,尽量减少内外花键的偏心量;提高花键硬度,可以增加花键的磨损寿命。

风机齿轮箱太阳轮花键失效分析研究

针对风机齿轮箱太阳轮花键失效问题,通过对失效花键进行化学成分、显微组织、微观断口以及力学性能的试验分析,查明花键键齿发生磨损的原因。结果表明,中间轴(Inter Mediate Shaft,IMS)太阳轮电机侧花键金相组织中存在较多杆状和不等轴块状或岛状未溶铁素体,降低了材料的耐磨性;IMS太阳轮花键失效主要是齿面硬度低,同时受疲劳磨损、化学腐蚀、磨粒磨损等几种磨损机制的综合作用,齿面出现严重磨损,导致IMS太阳轮电机侧花键承载力下降,力的传递不平稳,运行中振动加剧,致使齿轮箱失效。试验结果可为风电齿轮箱故障检测与诊断提供一定的理论指导。

新型汽车花键轴锻造温度的优化

对40Cr-0.6V0.3W钢汽车花键轴的室温和高温磨损性能进行了测试和分析。结果表明:随始锻温度和终锻温度的升高,花键轴的室温和高温磨损体积先减小后增大。与1160℃始锻温度相比,1220℃始锻温度下的试样室温和高温磨损体积分别减小了35%%、44.74%;与780℃终锻温度相比,840℃终锻温度下的室温和高温磨损体积分别减小了27.78%、41.67%,室温和高温磨损性能先提升后下降。40Cr-0.6V0.3W汽车花键轴的锻造工艺参数优选为:1220℃始锻温度、840℃终锻温度。

用于磨损仿真的空间啮合曲面离散化方法

提出了一种磨损齿面的描述方法 ,给出了双三次样条曲面中角点信息方阵的构造和求解方法·讨论了用该方法逼近齿廓曲面的可行性 :型值点在齿面上 ;二阶偏导数连续·解决了用样条函数研究图形的几何性质时其表示方法缺乏几何不变性的不方便之处 ;型值点均匀 ,因而曲面光顺 ;边界条件不难确定·以具体算例验证了这种方法的计算精度 ,与齿廓曲面方程计算的结果比较 ,型值点处 ,前 15位有效数值相同 ,最大误差在两型值点的中点附近 ,随网格加密而减小·精度足以满足磨损计算的要求 ,从而为磨损过程的计算机仿真奠定了基础·

联想记忆网络及其在刀具磨损量监测中的应用

文章介绍了联想记忆网络的基本概念、组成特点及其在刀具磨损监测中的应用 ,详细分析了一种格构联想记忆网络—B样条模糊神经网络的结构和算法。研究表明 ,应用B样条模糊神经网络构造的刀具磨损量监测系统 ,与BP型前馈神经网络相比 ,具有训练时间短 ,拟合精度高 ,局部推广能力强等特点 。

B样条模糊神经网络在刀具磨损监测中的应用

提出一种基于B样条函数模糊神经网络的刀具磨损量监测方法。利用B样条基函数的正定性、紧密性和归一性,可使训练过程中权值的调整在局部范围内,且系统的输出简单可靠。实验结果证明该系统可成功应用于刀具磨损量的实时监测。

抽油机井杆管偏磨可视化仿真方法研究

针对油田现场杆管偏磨严重且缺少偏磨可视化仿真系统的现状,设计了一套抽油机井杆管偏磨可视化仿真系统,实现了井眼轨迹、油管的静态可视化仿真以及抽油杆运动状态、杆管接触状态的动态可视化仿真。采用反求三次B样条曲线控制多边形顶点的方法对井眼轨迹曲线进行了重构;提出了等分衔接圆面法解决以任意三维井眼轨迹作为轴线的油管透明及半剖显示问题;采用实时偏磨点与井眼轨迹数据点相结合的方法,实现了抽油杆动态变形及杆管接触状态可视化仿真功能。通过华北油田现场实际验证,能够清晰地显示杆管偏磨的位置及状态,为抽油机井的杆管偏磨诊断及治理提供了依据。

电极损耗分层预变形补偿方法

为了提高大损耗量条件下电火花成型加工(DEDM)的精度,提出一种基于初始形状预变形的电极损耗补偿方法.分析电极损耗预变形补偿基本原理,建立以相对体积损耗比为基础的电极损耗量模型.在非均匀有理B样条曲线(NURBS)三维表征的基础上进行电极曲面的离散;根据单次放电损耗量与总损耗量的线性关系,提出基于放电间隙的等损耗非均匀的分层补偿方法;构建基于平均曲率的偏移长度和基于伺服进给的偏移方向的计算模型,得出补偿矢量.结合能量法和遗传算法进行曲面光顺,并建立电极损耗的预变形补偿流程模型,计算电极的预变形形状.算例和实验结果表明,采用该方法补偿后的电火花成型加工产生的平均几何误差小于30μm,有助于实现精密加工.

轿车等速传动轴关键零件在使用过程中的磨损研究

以不同使用年限的普桑等速传动轴为例,设计中间轴外花键,星形套内花键,固定端星形套沟道以及滑移端球笼沟道的磨损测量方法,研究关键零件使用过程中的磨损,研究表明,使用10年左右的中间轴外花键跨棒距,星形套内花键棒间距仍满足设计值,而自然报废的内外花键部分齿槽的跨棒距、棒间距已超过设计值,自然报废后的固定端星形套内沟道,滑移端球笼外沟道磨损不严重,磨损试验研究为传动轴的回收再制造提供参考。

花键副微动磨损分析及参数优化

为探究渐开线花键副在微动工况下的磨损行为,对花键副材料20CrMoH进行磨损实验,得到不同工况下花键副材料20CrMoH的磨损系数。实验结果表明:在同一振动频率下,材料微动磨损系数随着法向正压力的增大而增大;在同一法向正压力下,材料的微动磨损系数随着振动频率的增大而增大。采用有限元与Archard理论相结合的方式对花键副材料磨损量进行预测,并与磨损实验结果进行对比,验证了该预测方法的可行性。为寻找改善花键副齿面磨损的方法与思路,进行花键副参数优化,以花键副齿面磨损量最小为目标寻求侧隙、修形量、夹角这3个参数的最佳组合,得到该花键副采用侧隙为0.09 mm、鼓形修形量22.66μm、夹角为0.04°进行加工设计安装时磨损量最小。

半轴花键挤压模磨损特性硏究

采用Archard磨损模型,对花键挤压凹模的磨损进行初探,分析了在花键一次成形过程中,模具初始硬度对于模具磨损的的影响,得出模具初始硬度与模具磨损的曲线关系。模拟结果表明凹模花键过渡区磨损较其他区域剧烈。可依据结果,有的放矢地针对模具做相关改进、处理以提高模具使用寿命。

润滑及表面处理对直升机减速器花键副磨损的影响分析

直升机减速器浮动花键是保证直升机可靠性的关键零件,为了探究不同润滑方式及表面处理对直升机减速器花键副磨损的影响,建立了尾传系统整体仿真模型,计算不同润滑方式下浮动花键副的齿面接触应力及齿面相对滑动速度;并对不同润滑条件下的花键副进行仿真分析,最后根据仿真结果确定随着润滑条件逐渐变差,花键副齿面间的磨损将逐渐加剧,可以通过改善润滑条件及提高表面处理的方法提高直升机减速器浮动花键副的抗磨损能力。