大型复杂起重机械结构三维有限元子结构模型分析

针对大型复杂的起重机械整体结构力学分析的难题,在子结构技术的基础上,建立了大型起重机械整体结构的有限元模型技术,以大型冶金铸造起重机为例详细阐述了大型复杂结构有限元模型简化原则和子结构划分方法,确保了整机的传力路线完整性,将大型冶金铸造起重机划分为三级子结构,重点突出了六大结构件,即主小车、副小车、主梁、副梁、端梁、行走结构,实现了整机三维有限元模型完整性和准确性。分析结果通过和试验、规范计算对比,应力和位移最大的误差分别为4.2%和4.9%,具有和试验一致性的结果,因此对于子结构的三维有限元模型技术方法在大型起重机械整体结构是可行的。

油压减振器活塞杆螺纹联接的预紧特性分析

为了研究油压减振器活塞杆螺纹联接的可靠性,总结了活塞杆改为螺纹联接后的预紧力矩计算公式,得出弹性域紧固和塑性域紧固两种情况下预紧力的取值范围,对生产有指导意义。分析了螺纹联接的结构因素对预紧力的影响,结果表明,螺距和退刀槽深度的减小,预紧力在弹性域的取值范围增加,塑性域取值范围基本不变,但最值变大。同等预紧力和阻尼力时,退刀槽宽度增加,退刀槽处的应力值减小。分析了螺纹联接松动的原因,对比结果表明,活塞杆的预紧力在弹性域内越大越好,在塑性域内越小越可靠,后者防松效果优于前者。

基于ANSYS的离心风机叶轮有限元分析

利用SolidWorks和ANSYS-Workbench两种软件对离心风机叶轮分别进行实体建模和强度分析,有限元分析结果显示此方法比一维计算方法更精确、直观,同时也为叶轮强度计算提供了可靠依据,为进行不同类型叶轮的有限元分析和优化设计提供参考,大大提高了风机设计开发的效率和精度。

扫石器支架结构优化有限元分析

针对某型机车上设备扫石器支架结构设计改进前后进行有限元计算分析,通过静强度、预应力模态和谐响应分析,比较两种支架结构静力学与动力学特性,以验证设计改进后结构合理性,为支架结构设计进一步优化提供理论基础。

降低轴流风机噪声的研究

针对本公司生产的轴流式风机存在噪声偏高的问题进行了研究。通过分析,找出产生噪的主要原因,提出了降低噪声的具体改进措施,为这种风机的降噪改进设计做出了基础性的工作。

液体静压主轴回转误差的形成机理研究

液体静压主轴是精密、超精密机床的核心功能部件,虽然已在工程领域获得广泛应用,但其回转误差的形成机理长期以来并不明确。利用现有的静压主轴计算模型,难以对主轴从静平衡位置到动态回转误差轨迹的过渡过程进行定量精确的计算和仿真,难以揭示出回转误差运动的扰动因素与主轴位置、轴承流量和油膜力等因素之间的内在联系,因而不能从物理本质上合理解释静压主轴回转误差的形成机理。建立了液体静压主轴回转误差的动力学模型,采用全程动网格方法、平衡位置动网格方法和平衡位置油膜刚度阻尼等三种方法,定量再现了主轴从轴颈与轴承的同心初始位置到形成回转误差运动轨迹的过渡过程,揭示了静压主轴形成平均回转中心和回转误差时扰动因素与主轴合力、轴承流量和轴心位置之间的相互影响规律。采用最小二乘法对回转误差轨迹进行评价,对比分析了三种方法计算结果存在差异的原因,提出了可同时兼顾计算效率和计算精度的将动网格与油膜刚度阻尼相结合的回转误差计算方法。

轴颈形状误差对液体静压主轴回转精度的影响

液体静压主轴是精密、超精密机床的核心功能部件,已在工程领域广泛应用,但轴颈形状误差作为静压主轴形成回转误差的主要因素,其对回转误差的定量影响规律并不明确。通过分析和简化主轴轴颈的形状误差特征,运用CFD动网格技术定量计算了形状误差作用下主轴在轴承油膜中的平衡位置,模拟了主轴旋转时轴颈形状误差凹、凸部位依次通过最小油膜厚度位置的轴心轨迹,发现了轴颈圆度误差使主轴形成回转误差,其大小与轴颈圆度频次和幅值有关,揭示出轴颈圆度误差对液体静压主轴回转精度的作用机制。通过对比理论计算和试验测试轴颈圆度误差作用下的回转精度,理论计算值约为试验测试值的75.2%。理论计算结果和所提出的研究方法具有重要的理论意义和工程参考价值。

基于Kriging近似模型的轨道主冷叶轮多目标遗传优化

为最大限度地减小叶轮质量,通过反求模型和网格密度精度的分析,对叶轮结构进行数值计算,并构造了拉丁超立方试验设计模型和Kriging近似模型,得到叶轮结构的采样空间和高精度的近似模型用来代替数值分析,提出了轨道轴流风机叶轮结构多目标遗传优化方法。采用该方法分析了主要技术参数对叶轮结构受力的灵敏性,并找出了对叶轮结构应力影响最大的参数。叶轮结构通过优化后,质量减小了31.7%,大大节省了材料的成本,最大应力值也由初始方案的21.5 MPa变为16.5 MPa,有效地提高了叶轮的力学性能。优化后通过滑环引电器和动静态应变测试系统对风机叶轮进行动静态试验,并设计了叶轮旋转机械的工艺工装和试验方案,试验结果与计算结果十分吻合,且动应力相对很小,因此,叶轮具有良好的力学和振动性能,在工程应用中具有较高的价值。

计入套圈变形和润滑影响的球轴承动刚度研究

针对传统拟静力学分析方法未考虑轴承套圈热变形、离心力变形和弹流润滑作用引起轴承内部沟道曲率中心与滚动体中心几何位置关系的变化,难以准确反映轴承动刚度不足的现状,建立了计入套圈变形和弹流润滑影响的轴承拟静力学修正模型。采用所建立的模型研究了轴承不同工作转速和预紧力条件下轴承热变形、离心力变形和润滑油膜对动刚度的影响规律,通过与Gupta等典型算例及实验的对比验证,证实了所建立模型及分析结果的有效性。

高速列车油压减震器综合性能测试试验台的研制

研制了高速列车油压减震器综合性能测试试验台,实现了列车油压减震器的高频振动环境的模拟,精确测试了减震器的综合性能。实验结果证明,采用高性能线性电液伺服系统和计算机控制技术结合的设计方案是有效的,可以获得很高的控制精度,实现超低速和高频情况下的要求。

机车斜流风机的流场数值分析与设计优化

采用轴流风机工程方法和S2设计方法设计了三种不同叶片角的机车用斜流风机,利用三维雷诺平均N-S方程和SST湍流模型,数值模拟了斜流风机的内部流场和气动性能,并通过试验验证了风机的性能。结果表明:叶片前缘、中部和尾缘的角度对斜流风机的内流场和气动性能影响较大。叶片进、出口角增加8°~10°,同时降低中部角度与尾缘角度的差距,压力-效率曲线呈抛物线分布。在设计点附近,风机效率提高约5%。叶片前缘吸力面的静压分布更加平缓,背力面5%叶高处静压分布明显改善,没有出现分离区域,叶片载荷分布更加均匀。斜流风机仿真与试验对比,全压相差不过3%,效率相差不到4%,结果基本一致。

地铁永磁同步电机SVPWM矢量控制

为了提高永磁同步电机的调速性能和控制精度、改善系统的动态性能,提出运用基于转子磁链定向的不同电压空间矢量的SVPWM控制方法,根据不同坐标系下的电机数学模型、三种坐标系之间的变换以及空间矢量控制原理,运用i_d=0的控制策略,建立了一个基于电压空间矢量控制的永磁同步电机模型。通过仿真,结果表明永磁同步电机矢量控制系统改善了电机的暂态特性,控制更简单,运行更平稳,动态性能良好,可以实现更好地快速响应和速度控制特性。

高速列车通风冷却系统动叶轮静动应力及结构响应分析

高速列车通风冷却系统叶轮工作时,除受离心力、重力和冲击等静载荷外,还有气流及结构振动响应的动力作用。目前叶轮的动应力主要采用流固耦合方法进行分析,而对叶轮本身的结构振动响应研究较少。本文采用流固耦合技术,对通风冷却系统叶轮进行静、动应力分析;采用结构振动响应分析叶轮的模态频率,与气动激振力的低频、高频及倍频进行比较,此叶轮结构不产生气动共振,因此其动应力主要是由气动力产生的。通过结构响应分析,得出叶轮共振时的叶片位移方向主要是轴向方向;且随着阻尼比增大,叶轮振动速度幅值减小,但当阻尼比达到较大值时,叶片振动速度响应频率也有所变化,应考虑阻尼增大时新增的振动响应频率是否产生气动共振。采用滑环引电器的实验方法,对风机叶轮进行现场静、动应力测试,计算分析与实验结果比较吻合。

与耳板连接的厚壁圆环对径受力的变形分析

建立与耳板相连的厚壁圆环的三维模型,确定并提取6个主要应力参考点的应力,分析各点应力在拉、压力作用下的方向及大小关系。结果表明圆环参考点在拉、压力作用下的各向应力分别大小相等、方向相反,圆环发生塑性变形的位置相同。分析参考点的应力和变形,结果表明圆环壁截面的变形不均匀,内大外小,拉力作用下为内凹外鼓侧翘模式,圆环与耳板连接处可能最先发生断裂;压力作用下为外凹内鼓侧翘模式。耳板宽度的增加可以减小参考点在同等拉力作用下的等效应力值,宽度增加到一定的值后,最先发生塑性变形的位置会产生变化。焊接结构和整体式结构的仿真结果对比表明,不考虑焊接残余应力的焊接结构与整体式结构在应力分布及大小上是一致的。实验表明,拉伸作用力下结构的断裂位置发生在圆环与耳板连接处,且最大承受力与耳板宽度成正比。

油压减振器的特性分析

以一系垂向油压减振器为研究对象,从其自身结构与工作原理出发,结合对减振器内部流场的受力、流量分析的理论研究,基于MATLAB、ANSYS ICEM、STAR-CD与ANSYS CFX的软件平台,对减振器内部流场进行了CFD计算,得出了可以标识减振器性能的示功图与阻尼特性曲线,仿真结果与实验特性吻合,为减振器的性能测试提供了一种新手段。

温度和应力场耦合技术在铝粉料仓设计的应用

针对铝粉料仓在现场焊接安装时螺栓破坏的问题,采用温度和应力场耦合技术对料仓进行数值模拟分析,通过建立几何和分析数学模型,详细分析料仓的变形和螺栓孔应力情况。通过数值分析结果得知随着给定强迫位移边界条件的增大,应力值先是减小,当达到拐点时,随即增大,由于给定的是强迫位移边界条件,使得到达拐点后应力值增大,实际螺栓孔越大,越不会产生应力集中,但料仓趋于不稳定,易产生松动和振动,因此螺栓孔必须取适当的值,才能满足现场的实际工艺要求。应用温度和应力场耦合分析技术,得出了铝粉料仓安装问题和实际现场实验一致性的结果,为工程设计提供了有利理论依据。

基于CS5463的双流制机车电度表设计

设计一种基于CS5463的双流制机车电度表。介绍了双流制电度表的技术性能、总体结构以及程序设计方法,通过对电能计量模块、中央处理模块、双路供电设备以及GPRS与RS485通信模块进行设计,实现机车交流与直流的显示、与TAX2机车监控装置通信以及远程无线抄表功能。采用型式试验、例行试验对新研制的双流制机车电度表进行测试,试验结果表明,该电度表具有制造成本低、数据处理能力强、安全保障度高、测量精度高、抗干扰能力强等优点。

飞轮储能用磁力轴承的发展研究

飞轮电池以高比能、环境友好等优点成为国内外研究热点。特别是在磁力轴承技术获得突破之后,飞轮储能效率与寿命都得到极大的提高。详细论述了飞轮储能系统中磁力轴承的发展历史与研究现状;对比分析了永磁轴承、电磁轴承和超导磁轴承的优缺点,指出被动磁力轴承对构建经济型飞轮电池的重要性;针对飞轮电池发展的实际需求提出了目前应重点研究的方向。

电机形位误差对深沟球轴承疲劳寿命的影响

为研究电机加工误差和装配误差对轴承寿命的影响规律,建立一种考虑电机形位公差引起轴承套圈倾斜的计算模型,定量计算不同套圈倾斜角引起的接触角度、接触载荷、接触应力、旋滚比和轴承温度的分布。在接触角最高位置,轴承温度、旋滚比和最大接触应力均取得最大值。分析了不同套圈倾斜角度对轴承寿命的影响规律。结果表明,径向游隙为零时,电机形位公差引起的轴承倾斜角在3'以内,深沟球轴承寿命缩减不超过10%。

SS_8一系油压减振器仿真软件的开发

根据我国提速机车广泛应用的SS8一系油压减振器的结构和应用特征 ,成功开发了减振器仿真软件 ,本文论述了仿真软件的特点 ,并用大量试验结果与仿真结果作了分析比较 ,证实其结果是一致的 ,该仿真系统的应用为提速机车减振器的开发提供了有力的工具 。