工程机械液力变速器传动效率影响因素的试验研究

液力变速器是工程机械车辆传动系统中重要组成之一,研究如何提高变速器传动效率对于降低油耗、提升动力具有重要意义。本文通过变速器性能台架测试,研究变速器的挡位、油位、油温和油黏度对变速器传动效率的影响。研究结果表明,高速挡位传动效率低于低速挡位;在满足变速器润滑的前提下,变速器油位越低,传动效率越高;油温在80℃~90℃范围内,变速器的传动效率最佳;应用黏度相对较低的润滑油,变速器传动效率较高。

工程机械减速机齿轮失效分析

某工程机械减速机二级行星齿轮发生了失效。为了探究齿轮失效的原因,对失效齿轮进行了解剖。并采用直读光谱仪、摆锤式冲击试验机、拉伸试验机、洛氏硬度计、显微硬度计及金相显微镜等设备,进行了成分、组织及力学性能检测,并对热处理工艺进行了分析。结果表明:失效齿轮的化学成分满足20Cr Mn Ti材料的要求;失效齿轮心部预备热处理不合适,强度达不到标准要求;渗碳热处理使齿面部位达到了硬度及渗碳深度的要求,但渗碳不均匀,齿轮侧面硬度达不到要求。齿轮侧面硬度低和耐磨性差是失效的主要原因。

工程机械卷扬控制系统性能提升研究

为提升工程机械卷扬系统稳定性能,以轮式起重机为例分析了当前卷扬液压系统控制原理,进行卷扬系统下降测试,明确单泵怠速下卷扬下降抖动问题;通过在平衡阀先导旁通及弹簧腔回油路设置阻尼及开关阀,同时控制器结合起重机不同工作模式及卷扬落主阀先导压力变化信息,进行开关阀的启/闭控制,以进行卷扬系统稳定及节能匹配,经过整机测试验证,该优化方案能够实现小流量工况下的稳定控制要求,同时实现大流量工况下的节能控制要求。

某型工程机械驾驶室振动试验研究与分析

针对某型工程机械驾驶室振动过大问题,利用OPAX方法进行试验研究。根据工程样机具体结构特点建立传递路径分析模型。在定置稳态工况下测试其工况数据和频响函数,基于OPAX方法进行工况载荷识别以及路径贡献量分析。最后,识别出引起驾驶室振动的主要传递路径并提出改进方案,有效降低驾驶室振动响应,可为驾驶室减振设计提供参考,对于OPAX方法在同类型工程机械振动分析方面的推广应用具有借鉴意义。

工程机械回转控制阀性能提升研究

以起重机开式回转系统为例,进行回转控制阀结构及性能提升设计,满足液控及电控手柄起重机先导控制要求,先导油源及泄油可以连接先导装置的任何一端,方便连接安装,增加了回转控制阀的适用性,借助于电比例溢流阀,可设定不同的缓冲溢流压力值,从而实现起重机不同负载工况下的启停缓冲功能。

工程机械卷扬平衡阀性能提升设计研究

分析当前工程机械用卷扬平衡阀特点,进行卷扬平衡阀结构提升设计;采用正先导比及双弹簧设计以提升其安全性,主弹簧腔到回油口设定双阻尼提升其控制稳定性及可靠性,优化节流阀芯过流面积以提升其操控性,设定单向阀,在阀芯关闭时能迅速关闭,确保控制可靠性,先导压力油直接作用主阀芯,保证控制稳定情况下更节能,且结构简单;同时进行了轻载及重载工况测试验证,满足卷扬系统控制要求。

工程机械发动机常见过热原因分析及解决措施

工程机械发动机过热是工程施工过程中常见的一种故障,必须加以妥善处理。文章分析了常见的引起发动机过热故障的原因,并给出相应的解决措施,以便帮助工程技术人员快速有效地解决工程实际问题。

工程车辆风扇与散热器匹配噪声性能研究

冷却系统是工程机械最主要的噪声源之一,国内外缺少风扇与散热器协同匹配装置,传统设计以经验方法为主,难以满足日益复杂的现代工程机械产品设计要求,噪声性能验证往往在整机上验证,费时费力,并难以衡量多因素变量影响,现有标准在噪声测量方法是基于工程法与简易法,测量的是声压级,易受到周围环境、测量位置的影响。如何设计冷却系统使其在最优工作状态,工程车辆不仅需要提供充足的散热能力,而且还需要所产生的噪声小。结合上述背景,提出以两款不同类型的风扇为研究对象,一种扇叶为直线型风扇,一种是扇叶为弧线型风扇,设计了半消声室环境下的冷却风扇与散热器匹配台架,制定了具体噪声测试实验方法,运用精密法,采用6个测量位置计算声功率级,研究了单体风扇以及与散热器匹配后的噪声变化规律。测试结果表明,风扇与散热器匹配后比风扇单体噪声要大,不同类型风扇与散热器匹配后噪声增加量不同,并得到了相应的经验数据,为工程车辆整机的低噪声设计提供了参考依据。

工业纯铝等通道球形转角挤压数值模拟与实验研究

为提高传统ECAE工艺的挤压效率和变形效果,提出一种具有“球形分流”结构的新型等通道球形转角挤压工艺。采用DEFORM-3D有限元软件对工业纯铝ECAE-SC变形过程进行模拟,研究金属流动、挤压载荷、等效应变以及平均应力的分布及变化规律;在自行设计的ECAE-SC模具上成功实现工业纯铝室温单道次连续变形,对变形组织进行了EBSD分析和显微硬度测试。结果表明:ECAE-SC模具外角处球状圆弧的平滑过渡有效改善底部金属流动性,坯料经球形转角依次发生剪切、膨胀和挤压等3种不同形式的复合变形,挤压载荷表现出“急剧上升缓慢增加稳定变形”的变化趋势;1道次ECAE-SC变形后,坯料内部平均累积塑性应变高达3.07,沿长度方向形成1个近似平行四边形的稳定应变区,变形均匀性良好;工业纯铝坯料经室温1道次ECAE-SC变形后,外形完整、表面光滑、宏观无裂纹;材料内部形成大量细长的剪切变形带,晶粒破碎和细化现象明显,平均显微硬度大幅提高,由初始36.6HV增加至58.7HV。

超声导波目标模式的激励方法研究

超声导波检测过程中不同模态导波信号与各类损伤之间的相互作用存在差异性,直接影响了损伤检测及定位成像结果的可靠性。因此,系统研究导波目标模式的激励方法从而获得理想的导波信号,有助于实现多类型损伤的精准检出以及获得高分辨率定位成像结果。该研究基于理论分析、有限元仿真和试验测量开展了超声导波目标模式的激励方法研究。理论分析导波目标模式激励的条件,并且构建二维多物理场仿真模型进行导波目标模式激励方法的验证。试验过程中将梳状换能器与锆钛酸铅压电陶瓷(piezoelectric ceramic, PZT)进行比较分析,结果表明,梳状换能器相较于PZT压电片具有良好的模式选择能力。另外,设计制作四分之一全向和全向梳状换能器,使其进行目标模式导波信号激励的同时实现传播方向的调控。

新型等通道球形转角膨胀挤压过程模拟与实验验证

将"球形分流"和"膨胀挤压"概念引入传统ECAP技术,提出一种新型等通道球形转角膨胀挤压(ECAEE-SC)工艺。采用有限元模拟和实验验证的方法研究ECAEE-SC过程中工业纯铝的塑性变形行为。结果表明:ECAEE-SC工艺具有复合剧烈塑性变形的效果,球形转角和膨胀通道为两个主要变形区域;挤压过程中材料处于理想的压应力状态,坯料单道次ECAEE-SC变形累积等效应变量约为3.5,整体变形均匀性良好,挤压效率大幅提高。挤压实验与有限元模拟结果相一致,挤出坯料外形完整且宏观无裂纹,坯料显微硬度平均值从初始36.6HV增加至70.2 HV,力学性能得到显著改善。

几种表面耐磨工艺的磨料磨损实验研究

采用表面堆焊工艺制备Fe-Cr-C、Fe-Cr-C-NbC两组堆焊试样,采用感应钎焊工艺制备YG8硬质合金钎焊试样,对试样的组织和耐磨性能进行了研究。结果表明,亚共晶Fe-Cr-C堆焊合金的显微组织主要为马氏体+共晶碳化物,其耐磨性较40Cr淬火钢有一定提升。添加3%~5%的NbC后,堆焊合金层中形成大量弥散分布的块状NbC硬质相,阻碍了磨粒对基体的切削作用,其耐磨性是Fe-Cr-C堆焊合金层的3.3倍。YG8硬质合金硬度为1280HV,相对耐磨性为Fe-Cr-C堆焊合金的29.8倍,表现出极高的耐磨性。

导风罩与风扇匹配参数对冷却系统风量影响实验研究

本文以环式导风罩和吹风式风扇作为研究对象,通过开展台架试验,探究冷却系统风量的主要影响因素。研究结果表明,在不改变散热器与风扇结构形式的前提下,风扇沉浸比对冷却系统风量影响显著,且随风扇沉浸比增大呈现递减趋势,沉浸比为0时风量最大,为1/3~1/2时风量差异较小,为1时风量降幅最大,由此推荐吹风式风扇沉浸比为0~1/3,而风扇叶顶间隙对冷却系统风量影响相对较小。在考虑提升主机冷却系统性能时,推荐优先对风扇沉浸比进行优化。

平头卡车气动减阻设计及试验研究

为改善某平头卡车气动特性,降低风阻,通过卡车整车风洞试验研究不同部件对阻力系数的贡献,发现导流罩、领口板、后视镜、侧裙板对阻力系数的贡献很大.根据空气动力学原理对导流罩等对阻力系数贡献大的部件进行气动减阻优化设计,并通过试验对减阻效果进行验证.通过后视镜与导流罩的改型设计,改善卡车前端流场;对货箱尾部导流片进行参数组合设计,改善卡车尾部流场;得到各部件减阻效果较好的组合方案.风洞试验结果表明,经过气动减阻设计,卡车车身气动性能得到明显改善,相比于初始模型,最佳气动性能组合方案的减阻效果约为7%.

三轴标准振动台簧片解耦结构遗传算法多参数优化设计

针对三轴标准振动台簧片解耦结构低固有频率及非线性特性导致的工作频率范围受限及输出振动波形严重失真等问题,首先基于确定的解耦结构关键参数及简化组合,通过Ansys模态和瞬态动力学分析,得到相应参数变化时三轴标准振动台的固有频率和输出波形失真特性。进一步,采用多元非线性回归法建立准确表征固有频率、失真度与关键结构参数间非线性变化关系的回归方程,并基于NSGA-II遗传算法对簧片解耦结构进行多参数优化,求解得到前3阶固有频率、弯曲振型固有频率最大可分别提升123.95%、166.85%及失真度最大可降低36.83%的最佳簧片结构参数。最后,实验测试表明最优簧片解耦结构对应的三轴标准振动台在固有频率及输出波形失真度两方面性能均得到提升,验证了簧片解耦结构遗传算法多参数优化设计的有效性,为其他多维柔性结构优化设计提供了参考。

基于声学传递函数和正则化方法的高频声功率载荷反求研究

声源声功率的获取是机械产品声学性能开发的重要组成部分,而采用试验测试获取声功率需要耗费不菲的时间和成本。本文提出了一种基于声学传递函数和正则化方法的高频声功率载荷反求方法。建立了高频声学传递问题模型,推导了单声源和多声源状态下的声源声功率、ATF和接受体声压级之间的关系;引入了正则化方法避免矩阵奇异值放大测试误差;采用L曲线准则计算正则化参数,实现了高频的声功率载荷反求。采用该方法对某挖掘机两种工况下发动机、风扇和进、排气口的声功率进行了反求,并将结果与试验测试得到的结果进行了对比,结果显示,本文提出的方法具有较高的精度,可以实现高频声学载荷的高精度反求。

触土类施工作业装置减黏脱附技术研究概况

触土类机械设备在面向土类介质作业时易发生机具黏附问题,特别是以旋挖钻机为典型代表的密闭空间施工作业装置,其作业具有介质含水量大、成分复杂和高压力等特征,导致土类介质对机具黏附尤为严重。介绍了触土类机械设备作业机具土壤黏附机理及影响因素,详细描述了国内外触土类机械设备作业装置减黏脱附的研究进展,并对触土类机械设备减黏脱附研究进行了展望。

数字孪生标准体系

数字孪生(Digital Twin)作为实现数字化、智能化、服务化等先进理念的重要使能技术,当前备受学术界和工业界关注,如何在各领域落地应用更是关注的重点。但在数字孪生理论研究与落地应用过程中,发现缺乏数字孪生相关术语、系统架构、适用准则等标准的参考,导致不同用户对数字孪生的理解与认识存在差异;缺乏数字孪生相关模型、数据、连接与集成、服务等标准的参考,导致模型间、数据间、模型与数据间集成难、一致性差等问题,造成新的孤岛;缺乏相关适用准则、实施要求、工具和平台等标准的参考,造成用户或企业不知如何使用数字孪生。为解决上述问题,亟需数字孪生相关标准来参考和指导。因此,首先从数字孪生概念的理解与沟通、关键技术研究与实施、行业落地应用3个角度对数字孪生标准的需求进行了分析。在此基础上,结合前期提出的数字孪生五维模型,与国内本领域相关标准技术委员会及应用企业(包括机床、卫星、发动机、工程机械装备等行业)共同建立了一套数字孪生标准体系架构。该标准体系主要由数字孪生基础共性标准、关键技术标准、工具/平台标准、测评标准、安全标准、行业应用标准6部分构成,期望相关工作能为数字孪生标准研究与制定人员提供参考,同时为数字孪生落地应用提供指导。

FeCrBSiWNb喷涂层的钨极氩弧摆动重熔处理

目的设计一种新型的FeCrBSiWNb高速电弧喷涂涂层的钨极氩弧摆动重熔工艺,解决传统钨极氩弧无摆动重熔层单道宽度窄且不均匀、多道搭接处易出现气孔及裂纹等问题。方法通过几何分析和计算设计摆动重熔工艺,并制备FeCrBSiWNb重熔层,利用XRD衍射仪、光学显微镜、扫描电镜对摆动重熔层的相结构、显微组织进行表征,用显微硬度仪对其纵截面的显微硬度进行测量。结果设计的钨极氩弧摆动重熔工艺参数:电流53~55A,钨极移动在X方向移动速度65~68mm/min,Y方向移动速度485~500mm/min。摆动重熔层内部无裂纹且单道宽度增大,FeCrBSiWNb重熔层的基体组织由马氏体、残余奥氏体、Fe-Cr固溶体组成,硬质相由硼化物及拉弗斯相组成,重熔层存在固溶强化、析出强化等多种强化方式。重熔层、热影响区、母材的显微硬度分别是820HV0.3、563HV0.3、242HV0.3。结论所设计的新型摆动重熔工艺增大了单道重熔层宽度,进而有效解决了重熔层内部残余应力大易导致裂纹产生的问题。

超声冲击处理工艺对Q345焊接热影响区残余应力的影响

目的降低Q345焊接热影响区的残余应力。方法假设Q345对接焊缝两侧热影响区对称位置的表面残余应力一致,并采用盲孔法测量进行验证。采用超声冲击设备对焊缝一侧热影响区进行不同工艺参数的冲击处理,并测量焊缝两侧的残余应力值。对比焊缝两侧残余应力大小,并以消减率评价残余应力的消除效果。结果焊缝两侧热影响区对称位置的表面残余应力差值不超过最大主应力值的7.5%。超声冲击处理使热影响区的表面拉应力转变为压应力,消减率达到88%~130%。冲击时间一定,冲击电流的增大使残余应力消减率增大,但消减率增加的趋势变小。冲击电流一定,冲击时间增大时,残余应力的消减率变化不明显。结论可以认为焊缝两侧热影响区对称位置的应力值相等。提高冲击电流能够提高冲击力,使热影响区发生更大的塑性变形及位错结构变化,进而提高残余应力的消减率。但由于加工硬化的影响,消减率增加的趋势减小。超声冲击电流一定时,冲击力是一定的,提高冲击时间对消除率并没有明显的影响。