交叉及顺次加载下螺栓交互作用的有限元分析

弹性交互作用系数法是解决螺栓之间弹性交互作用的有效途径,但交互作用系数矩阵的获取较为困难。采用有限元数值模拟方法,研究PN40的3个规格DN100,DN200,DN300的法兰在交叉及顺次加载下的弹性交互作用规律。建立了相应模型,并采用DN100装置的试验结果验证了模型的正确性。模拟结果表明,与DN100试验结果类似,DN200,DN300法兰在交叉或顺次加载时,弹性交互作用依然可分为正作用和负作用。正、负作用使交叉及顺次加载的最终载荷分布呈现W和N形。交叉加载的W形分布与螺栓数目有关,顺次加载N形分布与螺栓数目无关。随螺栓数目的增多,正作用变化不大,负作用明显增强。     

法兰密封系统螺栓加载方式试验研究

均匀的螺栓载荷对法兰密封性能有极为重要的意义,由于螺栓间存在弹性交互作用,采用扭矩增量控制法按一定加载顺序加载才能降低螺栓载荷离散程度。试验研究了ASMEPCC-1传统的加载方法（LEGACY方法）和JISB2251加载方法在DNl00法兰8螺栓结构中的加载规律,以及载荷渐增顺次螺栓加载方法。采用应变片和应变仪实时监测螺栓载荷,采用力矩扳手加载。结果表明,ASME传统加载方法较为繁琐,JISB2251加载方法效率高且不易出错;以扭矩增量控制法顺次加载也能获得均匀的螺栓载荷;在保证充足预紧轮次的情况下,加载方式对最终螺栓载荷的离散程度影响不大,最后以目标载荷顺次加载几轮非常有必要。     

加载方式对垫片应力的影响及其泄漏率预测

垫片是螺栓法兰连接系统中的关键密封元件，在实验室对其进行泄漏率测量时，多采用刚性法兰通过试验机进行均匀加载，而忽略了生产实际中螺栓加载方式对泄漏率的影响。采用数值模拟方法研究实际操作常用的交叉加载、顺次加载和ASME PCC-1-2013标准中传统星形加载方式对垫片应力的影响，并将这3种加载方式与均匀加载方式进行比较。结果表明：3种加载方式都存在着螺栓预紧载荷不均匀的情况，但相比之下传统星形加载方式的预紧效果最佳，最接近均匀加载时的预紧效果；在相同载荷下，不同加载方式所得垫片上的应力不同。考虑垫片应力分布的不均匀性，对现有泄漏率预测公式进行了修正，并通过试验对修正后的公式进行验证。结果表明：修正后的公式所预测的泄漏率与试验结果更为接近。研究工作对提高螺栓法兰连接系统泄漏率预测的准确性具有重要意义。     

弹性缓冲结构在被动式液压加载系统研制中的应用研究

提出在被动式电液伺服加载系统的设计中应用弹性缓冲结构来减缓加载过程中因对象运动而产生的多余力矩对系统性能的影响。讨论了弹性缓冲结构的引入方式、分析了弹性缓冲的作用 ,并对采用弹性缓冲结构的被动式电液伺服加载系统进行了数字仿真和实验研究。结果表明在被动式电液伺服加载系统中采用弹性缓冲结构可以达到有效抑制多余力矩、提高系统性能的作用。     

弹性箔片动压径向气体轴承起飞转速和承载能力的实验研究

在建立的气体轴承性能测试实验台上对新型弹性箔片气体动压径向轴承进行了起飞转速和承载能力的实验研究,并分别通过摩擦力矩和径向位移响应频谱两种方法分析了轴承的起飞转速。结果表明:轴承起飞后摩擦力矩逐渐减小并趋于稳定,且径向位移响应频谱图上只有较大的低倍频分量出现,高倍频分量和其它频率分量要小得多;两种分析方法得到的轴承起飞转速基本吻合;载荷越大,轴承和转子中心的偏心距越大;由于箔片弹性变形使卸载过程存在能量损失,同样载荷下卸载时的偏心距比加载时大。     

机轮螺栓力矩加载机构拓扑优化及瞬态分析

飞机机轮螺栓力矩是影响飞机起降的关键因素.研究设计了一种机轮螺栓力矩加载机构,并基于机构的理论危险工况,对其框架组件进行静力学分析.采用拓扑优化的方法对主要框架结构进行优化,并对优化后的框架组件进行静力学分析和两种工况下的瞬态动力学分析.计算结果显示,优化后的框架组件强度、刚度均满足要求,质量减少32.8％,为民航特种...     

螺栓的予紧力矩与轴向承载关系的试验研究

本报告研究了30CrM_nS_iA 钢 Ml0×1螺栓在加上予紧力矩后再继续承受轴向拉伸载荷时的承载能力问题。试验表明:予紧力矩并不削弱螺栓本身的实际承载能力。即若所加的初始予紧力矩值是在材料的强度限以内时,则螺栓承载轴向拉伸载荷的能力不受初始予紧力矩值的影响。     

Y形横梁六维力/力矩传感器的应变分析

设计电阻应变式六维力/力矩传感器的前提是预知其弹性结构的应变分布,而传统的基于几何建模的有限元分析设计方法存在耗时长、效率低等问题。针对Y形横梁六维力/力矩传感器的弹性结构,提出一种高效、精确的解析分析方法。详细考察了该六维力/力矩传感器弹性横梁在各轴力/力矩载荷作用下的变形特征,基于铁木辛柯梁理论建立简化的力学模型,从而解析地得到各轴力/力矩载荷作用下弹性横梁中应变的显式表达式,与有限元模拟进行对比。结果表明:解析模型给出的预测结果与有限元数值解基本吻合,说明了该解析模型的正确性和有效性,从而为Y形横梁六维力/力矩传感器的设计提供了高效、精确的解析手段。     

车削中心自动变位全载荷加载装置设计及试验研究

为了能够在数控机床刚度检测中更加准确地模拟刀具真实切削状态,提出了一种模拟全载荷加载检测方法。基于实际切削过程中刀具受到力和力矩的全载荷作用,切削位置发生变化的情况,根据实际切削中切削力比例分配原理,在对受力点和的受力方向坐标变换的基础上,设计了自动变位模拟全载荷加载装置,通过试验验证了加载装置各向力的比例关系,并将其应用在机床刚度分布检测试验中,得到了刀具在不同切削位置下,机床各测点的位移量,试验结果为评价和改进机床结构设计提高机床静刚度提供了数据依据,为研究和改进预测以及方案修改方法提供了试验手段。     

被动式电液伺服加载系统复合控制方法研究

研究了基于新型补偿结构和非线性PID控制器的被动式电液伺服加载复合控制方法.提出了将加载马达输出轴角位移作为输入信号的多余力矩前馈补偿方案,在有效抑制多余力矩的同时降低了系统阶次.研究了一种带调节因子的非线性PID控制器,克服了常规PID控制器难以解决的快速性与稳定性之间的矛盾.仿真与试验结果证明,该复合控制策略具有较高的载荷谱跟踪精度.     

[装配技术]九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围，以螺纹摩擦试验机为测试手段，搭建九级盘连接模拟装配环境，研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验，试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组，分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明，润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义，进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性；重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性，且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

缸盖螺栓拧紧力矩对发动机机体振动影响的试验研究

为了降低因发动机缸盖螺栓拧紧力矩不当引起的机体振动和零件早期失效,借助基于虚拟仪器开发的振动测试分析系统,研究分析了缸盖螺栓拧紧力矩与发动机机体振动的关系。通过发动机台架测试,采集了发动机正常工作状态下的振动数据,并对测试数据采用两种不同的数据分析方法进行分析处理,确立了缸盖螺栓拧紧力矩与发动机机体振动的定量关系,得到了发动机机体振动最小时的最佳螺栓拧紧力矩范围。此拧紧力矩范围与厂方推荐的数值基本吻合,这就为确定螺栓合理拧紧力矩范围提供了一种方便的测试与分析方法,它对指导大中型车辆维修具有较大的实用价值,对发动机设计、制造也具有一定的借鉴作用。     

两种螺栓的拧紧特性的分析

目前,在拧紧特性的分析中忽略了不同表面处理工艺的影响,造成了不同表面处理工艺有可能导致摩擦系数和扭矩系数散差较大的问题,影响了拧紧的可靠性。以理论分析为基础,以达克罗螺栓和镀锌螺栓为例,分别进行扭矩-夹紧力实验,测试其摩擦系数,对比分析了二者的摩擦系数和扭矩系数的稳定性,利于工程实际中更准确、有效地控制螺栓的预紧力。     

Frictional changes during repeated tightening of zinc plated threaded fasteners

Tightening a bolt to a torque value is the most popular means of controlling the preload provided by a threaded fastener. However, repeated tightening and loosening of a threaded fastener, can have a dramatic effect on the friction coefficient. These changes will, in turn, will affect the preload and can, therefore, have an adverse effect on the structural integrity of an assembly. This study investigates the effect of repeated tightening on electro-zinc plated (EZP) nuts, bolts and washers. It is found that significant wear of the contact surfaces of the bolt/nut thread and nut face occurs upon repeated tightening.     

基于机器视觉的机车齿轮毂全自动双轴拧紧机的设计和应用

设计了基于机器视觉的机车齿轮毂全自动双轴拧紧机,根据拧紧工艺和扭矩控制原理实现对螺栓拧紧力矩的控制;通过丝杠变径机构,实现不同规格齿轮毂螺栓拧紧;利用机器视觉实现螺栓位置的识别以及初始位置的确定;讨论了自动拧紧机控制系统的硬件组成和软件系统配置,并介绍了防错、防漏功能的设计流程。螺栓自动拧紧机可提高装配精度和操作效率,降低工人的劳动强度。     

一种推算连杆螺栓拧紧力矩的试验方法

通过试验,分析了连杆螺栓力矩与连杆大头孔圆度关系的趋势,得出一种推算连杆螺栓拧紧力矩值行之有效的方法。     

发动机连杆螺栓拧紧工艺的试验研究

螺栓连接的拧紧工艺对整机装配品质有很大影响。扭矩控制法和扭矩/转角控制法是控制螺栓预紧力的两种常用方法。分析了这两种方法的特点及影响因素,在以发动机连杆加工和装配中的螺栓拧紧为对象,通过试验研究了这两种方法对连杆大头孔圆度的影响,试验结果表明扭矩/转角控制法具有更高的控制精度。