表面完整性对制氢反应器材料耐腐蚀性影响

为研究某制氢反应器用钢表面完整性对其耐腐蚀性的影响,基于制氢反应器所产生的酸性介质腐蚀工况,对某制氢反应器用钢开展静态腐蚀试验。分别分析了不同表面粗糙度、不同表面残余应力对某制氢反应器用钢腐蚀速率、腐蚀后表面粗糙度与拉伸性能衰退的影响规律,并从晶间应力等方面分析表面完整性对耐腐蚀性的影响。通过试验发现:粗糙度较大的试样随腐蚀时间增加腐蚀速率降低,当表面粗糙度Ra为0.05μm时试样腐蚀速率随腐蚀时间增加而增大;腐蚀后粗糙度较大的试样表面粗糙度增大,而较小的试样表面粗糙度减小;腐蚀后材料的力学性能出现随表面粗糙度先增大后减小的趋势;随试件表面残余应力增大,腐蚀速率出现先减小后增大的趋势;腐蚀后表面粗糙度随初始残余应力的增大而增大;当初始表面残余应力为-293 MPa时,试样腐蚀后力学性能相对较好。

制氢反应器焊缝区域氢扩散的有限元分析

基于Abaqus有限元软件建立了制氢反应器的焊缝区域氢扩散模型,考虑焊接温度场的影响,采用双椭球热源模型,进行了焊接温度-氢扩散耦合模型的仿真计算,得到了氢扩散随焊接温度的变化规律。结果表明:氢扩散随焊接温度呈正相关变化趋势,焊接的温度积累效应对氢扩散影响较大。沿焊接方向,焊缝中心上节点的氢浓度有峰值变化,峰值氢浓度降低了51%,同时靠近引弧侧的节点氢浓度存在二次升高的现象;垂直于焊缝中心的节点,氢浓度存在“升高—下降—升高至稳定”的现象,越靠近焊缝中心,变化程度越明显。

基于主动喷射控制的反旋流密封静力与动力特性研究

反旋流喷射时间与喷射位置对密封静力与动力特性有较大影响,建立反旋流密封主动喷射控制数值模型,研究压比、预旋比对密封静力与动力特性的影响,分析反旋流主动喷射控制时压力与流速分布,从气流力做功角度揭示反旋流密封抑振机理。结果表明:增大转子涡动角可降低反旋流密封下游密封腔周向压差,提高转子稳定性;反旋流近转子轴心径向喷射对密封有效刚度影响较大,反旋流于转子涡动上游切向喷射可降低交叉刚度、提高有效阻尼,且压比越高、预旋比越大,反旋流对密封稳定性优化效果越显著,但会导致泄漏量增加。最高参数下,反旋流近转子轴心喷射比远转子轴心喷射耗散密封系统的能量高4.61%,切向喷射时于转子涡动上游喷射比位于涡动下游喷射耗散能量高3.30%,转子涡动角相同时,反旋流切向喷射较径向喷射能量耗散更显著。

转子系统不对中问题的研究进展

转子系统的不对中问题在旋转机械中非常普遍,是引起严重整机振动的主要原因之一.特别地,以先进涡扇发动机转子系统为代表的带有弹性支承、内外布置的多转子系统,其动力学特性具有特殊性,不对中的理论问题与工程需求十分突出.本文首先针对两类不对中问题(联轴器不对中和支点不对中),评述了目前不对中建模方法、不对中转子系统的动力学和振动特性方面的代表性研究成果.其次,针对航空发动机转子系统,详细综述了目前已有的套齿联轴器、弹性支承组件的动力学研究成果.在此基础上,作者针对其具体结构特征,进行了航空发动机转子系统不对中成因与模式分类,初步建立了联轴器不对中和支点不对中的转子系统动力学模型并进行了振动特性分析.

冲击载荷对铁路轴箱轴承塑料保持架动态性能影响研究

铁路客车轴箱轴承除了承受来自于一系悬挂之上车体及构架的直接压力,还承受因为轨道不平顺轮对冲击传递而来的冲击作用,由于冲击而造成的保持架过梁断裂是轴承提前失效的主要因素之一。分析车轮扁疤对车系统产生的冲击并将其作为轴承动力学的边界条件输入,采用离散单元法建立柔性保持架,研究了冲击载荷对铁路轴箱轴承保持架动态性能、滚子与保持架之间作用力以及保持架应力分布的影响。研究结果表明:随着冲击加速度的增加,滚子与保持架之间碰撞作用力和频次显著增加,加速保持架的疲劳失效。通过对保持架过梁的强度分析可以判断,较大的轮轨冲击加速度会造成保持架过梁的直接断裂。

四列角接触球轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了四列角接触球轴承的动力学分析模型,并以某型号四列角接触球轴承为例,对不同结构参数与工况参数下的轴承振动特性进行理论分析。结果表明:对于四列角接触球轴承,根据使用工况选择大、小球列不同的内、外沟曲率半径系数与初始接触角更有利于轴承的减振降噪;对轴承施加一定的轴向预紧量可有效减小轴承振动;存在较为合理的轴向载荷、倾覆力矩及内圈转速范围使四列角接触球轴承在使用时的振动较小。

弹性支承下的高速圆柱滚子轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了弹性支承下高速圆柱滚子轴承动力学微分方程组,采用预估-校正Gear stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解,研究了弹性支承件的结构参数和轴承工况参数对圆柱滚子轴承径向振动的影响。结果表明:弹性支承件的沟槽数、梁厚及过渡角对轴承径向振动的影响较为显著,而沟槽间隙对圆柱滚子轴承径向振动的影响较小,合理的选择弹性支承件的结构参数可有效的降低高速圆柱滚子轴承的径向振动;在一定的载荷和转速范围内,弹性支承件可有效降低轴承的径向振动,选用沟槽数较少的弹性支承件可实现在较大转速和载荷范围内降低圆柱轴承振动的目的。

石墨烯改性多孔聚酰亚胺轴承保持架材料性能研究

多孔聚酰亚胺复合材料因具有良好的自润滑性而成为航天轴承保持架的主要选材。但该材料在使用过程中显现出导热性能差和易磨损等问题,缩短了轴承使用寿命,严重影响航天飞行器控制系统的可靠性。本工作通过机械混合添加石墨烯工艺制备得到了石墨烯改性多孔聚酰亚胺轴承保持架材料,并对复合材料的微观形貌与结构、导热性能和磨损性能等进行了表征与分析。结果表明,石墨烯改性多孔聚酰亚胺轴承保持架材料兼具良好的导热性能和耐磨性,当石墨烯含量为1.0%(质量分数)时,材料导热系数为0.41 W/(m·K),相比改性前提高36.9%;材料磨损率为43.25×10^(5)mm^(3)/(N·m),相比改性前提升27.3%。因此,改性后的复合材料保持架对延长航天轴承的使用寿命具有潜在的应用价值。

基于HVD降噪和多频段频谱叠加的圆柱滚子轴承故障诊断

针对圆柱滚子轴承早期故障难以检测的问题,提出了一种基于HVD(hilbert vibration decomposition)分解降噪、多频段局部最优频带叠加的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先对振动信号HVD分解提取含丰富故障信息的分量,然后对不同频域范围频谱的分析提取多个局部最优频段,并计算局部最优频段经过包络解调后的频谱,最后将子带频谱叠加凸出其中微弱故障信息。将该方法应用于圆柱滚子轴承故障检测中,并与快速峭度图分析结果进行了对比,验证了该方法的有效性。

往复式压缩机迷宫密封中空腔深度对泄漏量的影响分析

以某大型往复式压缩机中气缸与活塞间的迷宫密封结构为研究对象,以ANSYS Workbench为仿真平台,采用CFD计算流体动力学方法对迷宫密封中不同空腔深度下的密封结构内部流场进行模拟分析,揭示了流固耦合作用下空腔深度变化对迷宫密封性能的影响。分析结果表明:随着空腔深度的逐渐增大,密封空腔内的压力变化更加显著;密封腔壁面变形量呈先增大后逐渐减小再逐渐增大的趋势;泄漏量随空腔深度增加呈现先逐渐下降后急剧上升的趋势,并存在最佳的空腔深度值。

频繁摆动工况下深沟球轴承摩擦力矩特性分析

基于滚动轴承动力学理论,建立了频繁摆动工况下深沟球轴承动力学微分方程组,通过预估-校正(GSTIFF)变步长积分算法对动力学微分方程组进行求解,分析频繁摆动工况下深沟球轴承的摩擦力矩特性。结果表明:轴承摩擦力矩随径向游隙增大先减小后增大,随轴承内、外圈沟曲率半径系数增大而减小,随保持架兜孔间隙增大先增大后减小再增大,随径向载荷增大而增大,随摆动频率增大先缓慢增大后急剧增大,随摆动角度增大而增大。

基于反应谱法的离心式压缩机抗震分析

大型水平剖分式机壳是压缩机的承压部件,对强度、刚度和密闭性的要求非常高。为保证其在地震状态下的结构完整性,进行有效的抗震设防,准确计算结构的地震反应十分重要。本文采用反应谱法,对压缩机机壳进行抗震分析。并通过使用ANSYS软件的载荷工况组合功能,将压缩机机壳静力分析和抗震分析的计算结果进行叠加,最终得到了组合工况下的应力分布。

离心式压缩机叶轮非定常流动特性及动力响应研究进展

评述了近年来关于离心式压缩机叶轮在非定常气流激振状态下的流动特性及动力响应的研究进展。在流体动力学方面,总结了叶轮内部流场在非定常工况下的脉动和不稳定特性研究;在固体动力学方面,总结了在瞬态流场激振下的叶轮动力响应分析方法。指出应在气动载荷特性分析的基础上,深入研究流-固耦合激振机理、振动响应随流动特性的变化规律,开发高效、可靠的叶轮随机振动响应分析方法,为大型压缩机叶轮的疲劳设计、损伤评定和寿命预估打下基础。

滚动轴承热流固耦合研究进展

滚动轴承整体结构尺寸差异显著,通常存在偏载、变载、润滑不良等复杂工况,故其热流固耦合机理复杂。滚动轴承在弹性流体动力润滑、摩擦生热、热传递及温度场分析等代表性研究成果分别为轴承油膜特性及润滑剂拖动系数的计算,考虑表面粗糙度及偏载变载工况下轴承的摩擦特性;轴承各接触对间的生热机理;轴承向润滑剂及空气的换热系数的确定;有限元及热网络法计算轴承系统瞬/稳态温度等。在此基础上探讨了大型重载滚动轴承在热流固耦合方面的研究思路,并指出未来应以轴承热、流、固之间的耦合机制为研究方向。

通风机转子过盈装配松脱转速有限元分析

本文以某型通风机为研究对象,使用Ansys有限元软件分别计算了采用不同过盈配合规格时某风机转子的松脱转速,并根据第四强度理论校核了应力。通过对比分析,得到了适合该风机转子的过盈配合规格。不仅为通风机转子松脱转速分析提供了新方法,还为过盈配合规格的选择提供了理论依据。

硬涂层阻尼结构的随机振动疲劳寿命分析

为了研究硬涂层阻尼结构的疲劳寿命合理的分析方法和对结构寿命影响的基本规律,利用有限元模拟技术进行带硬涂层阻尼的悬臂薄壁梁结构的随机振动疲劳寿命计算。以一个悬臂薄壁梁为对象,首先,对该结构涂敷硬涂层前后的模态和谐响应进行计算,获得模态频率和危险部位应力响应函数;其次,采用随机振动疲劳寿命频域分析法对涂层前后悬臂梁进行有限元仿真计算,获得相应的寿命和损伤云图;最后,在电磁振动台上进行随机振动基础激励的编谱加载,获得涂层前后悬臂梁的振动疲劳寿命和损伤行为。结果表明,硬涂层能够延长悬臂梁振动疲劳寿命,可以减缓疲劳裂纹扩展速率。通过对比模拟和试验结果的误差分析,证明振动疲劳寿命模拟方法的合理性。

实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响机理研究

理论分析了考虑实际气体参数的迷宫密封泄漏量计算公式与流动控制方程,基于转子多频椭圆涡动方法研究了不同气体介质对迷宫密封静力与动力特性的影响,揭示了实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响的机理。结果表明:气体摩尔质量对迷宫密封的泄漏量呈正相关影响;在相同转子涡动频率下,随着气体摩尔质量的增大,主刚度系数、主阻尼系数和交叉阻尼系数的绝对值逐渐增大;密封气流力随着气体摩尔质量的增大而增大,CO2介质密封气流力是CH4介质密封气流力的1.63倍;随着转子涡动频率的增大,气体摩尔质量对有效阻尼系数的影响从惯性效应转移到摩阻效应,有效阻尼系数随着气体摩尔质量的增大在低频时增大、在高频时减小。

控制力矩陀螺轴承组件摩擦力矩特性研究

控制力矩陀螺轴承组件是空间飞行器姿态控制系统的核心部件,其轴承的性能直接影响着空间飞行器姿态控制系统的控制精度和使用寿命,甚至危及空间飞行器安全.对于控制力矩陀螺轴承组件,轴承摩擦力矩大小及其波动性是轴承的关键性能指标,针对空间飞行器控制力矩陀螺轴承组件,在滚动轴承摩擦学和动力学基础上,建立六自由度控制力矩陀螺轴承组件非线性动力学微分方程组,并采用预估-校正的GSTIFF(Gear stiff)变步长积分算法进行求解,对其在有/无重力的工作环境、公-自转工况、轴承预紧力以及保持架兜孔间隙对轴承摩擦力矩幅值及其波动性的影响进行分析.分析结果表明:预紧力对轴承组件摩擦力矩影响显著,预紧力过大或过小都不利于降低摩擦力矩及其波动性,对于本文分析的轴承组件最佳预紧力为50~55N;保持架稳定性受重力影响显著,无重力时自转工况下保持架较稳定;过小的兜孔间隙会使摩擦力矩增大,过大的兜孔间隙会使摩擦力矩波动性增大,存在最优兜孔间隙使得摩擦力矩及其波动性都较小,针对本文分析型号的轴承组件,间隙比应控制在0.6~0.8之间.

保持架间隙对角接触球轴承保持架磨损的影响研究

保持架间隙是滚动轴承重要的结构参数之一,直接影响着保持架受力和运动,进一步影响保持架的磨损甚至轴承的寿命。在分析轴承保持架间隙与受力关系的基础上,定性分析间隙对保持架磨损的影响;在搭建滚动轴承试验器上开展了保持架间隙对角接触球轴承保持架磨损影响的试验研究;在相同试验条件下对采用不同引导间隙和兜孔间隙保持架的被试轴承进行试验,分析了保持架和钢球表面形貌磨损特征,对比不同保持架间隙(引导间隙、兜孔间隙)条件下保持架与钢球的磨损程度,获得保持架间隙对角接触球轴承保持架磨损的影响规律。试验结果表明,保持架间隙明显影响着保持架兜孔、引导面的磨损,增加引导间隙及兜孔间隙可以降低保持架引导面的磨损;研究成果为保持架间隙的设计与优化提供了理论参考和试验依据。

主动磁悬浮轴承在压缩机及鼓风机应用的技术进展

主动磁悬浮轴承是一种新型的高性能机电一体化产品,具有无机械磨损、噪声低、无需密封和润滑、寿命长和控制灵活等独特优势,在压缩机和风机领域得到成功应用。本文首先介绍了国内外磁悬浮轴承的发展状况,之后,总结了磁悬浮轴承在集成式压缩机领域和鼓风机领域的应用情况。探讨了近十年国内外对于磁悬浮轴承技术的研究进展和其中包括的研究热点问题。最后,展望了磁悬浮轴承未来的应用前景。