拉杆转子扭转振动研究

以往对拉杆转子的研究多以连续整体转子对待,模型精度不高,为此,将拉杆转子非连续界面上的接触效应考虑在内,运用键合图法建立了拉杆转子扭转振动的动力学模型,并对接触面当量扭转刚度的影响因素作了相关分析。结合一实验拉杆转子对其扭转振动进行了理论计算与实测对比,分析了不同预紧力作用下拉杆转子与连续整体转子扭转振动的固有频率,并将预紧力为4000N时拉杆转子与连续转子的模态振型进行了对比。结果表明,该拉杆转子扭振模型不仅具有更高的精度,而且它通过接触面的扭转变形从本质上体现了拉杆转子与连续转子的区别,为今后对拉杆转子的进一步研究奠定了基础。     

基于ADAMS/Car的某微型车后横拉杆扭矩分析

针对公司某微型车后横拉杆螺母路试松脱的问题,基于ADAMS/Car对微车进行不同极限工况的运动仿真,得到了后横拉杆螺母的极限工况工作载荷,并将其转化为预紧力,然后通过拧紧实验进行扭矩设定,计算结果显示原来的设定扭矩偏小,横拉杆螺母存在松动风险,经过重新设定扭矩后没有发现螺母松脱现象,有效解决了后横拉杆螺母松脱的问题。     

滚筒式采煤机煤岩截割力学特性及测试系统研究

为实现采煤机在煤岩截割过程中滚筒载荷受力的测试与分析,现场建立等比例大型采煤机力学特性分析研究实验平台,采用等效结构惰轮轴传感器测试方法,针对滚筒式采煤机在煤岩截割过程中采煤机滚筒载荷变化进行实时动态在线监测,采用无线信号发射装置实现测试数据的实时传输。现场截割实验结果表明,在采煤机截割煤岩过程中,滚筒x,y,z三向上的载荷峰值差分别为29.941,17.459和7.371kN,载荷变化显著,测试结果符合现场实际工况,为实现采煤机煤岩动态识别以及自动调高控制提供了重要的理论和数值依据。     

采煤机液压拉杠力学检测系统研究

为了研究复杂工况下采煤机液压拉杠的力学特性,采用液压拉杠固定垫片处设置压力环传感器的方法,对不同截煤工况下采煤机液压拉杠的拉力变化进行实时在线检测,采用无线信号收发模块实现检测数据的实时传输。实验表明:液压拉杠所受拉力的大小及波动与其位置和采煤机截煤工况均有关,其中位于煤壁侧上处的拉力最大,采空侧下处的载荷波动最剧烈;斜切进刀过程中,采空侧下、采空侧上、煤壁侧下和煤壁侧上等4处液压拉杠的最大拉力分别为495.345,379.85,493.294,539.33kN。研究结果为液压拉杠的设计优化提供重要依据。     

斜切状态下滚筒采煤机液压拉杠力学分析与寿命预测

为了研究液压拉杠在恶劣工况下的力学性能,首先对滚筒采煤机整机进行载荷分析,计算在斜切状态下滚筒和滑靴处的载荷情况,然后利用计算结果对液压拉杠进行力学分析,研究在不同煤层倾角和俯仰角下各液压拉杠的拉力变化情况.利用Workbench分析了受载严重液压拉杠的有限元应力分布,并基于疲劳累积损伤理论,对液压拉杠进行了疲劳寿命预测.研究结果准确地反映了液压拉杠在实际工作时的力学性能,为采煤机的设计计算及实际生产研发提供了理论依据,也对同类元件的进一步研究有一定的参考价值.     

激励与滚筒振动耦合下采煤机动力学特性分析

为了研究采煤机截割过程中的动力学特性及其对截割载荷的影响,采用含滚筒振动量的锋利截齿截割阻力模型描述滚筒截割载荷,采用含间隙齿轮啮合模型描述行走轮驱动载荷,采用库伦摩擦模型描述平滑靴摩擦载荷,建立了采煤机整机五自由度动力学模型,利用ode45对模型求解.结果表明:当煤岩硬度f=3,行走速度为3m/min时,采煤机右摇臂振动幅值约为0.8×10~(-4)rad,左摇臂振动幅值约为0.4×10~(-5)rad;机身振动速度在-1.4~+1.4mm/s间波动,右、左摇臂的振动角速度分别在-1×10~(-3)~+1×10~(-3) rad/s和-4.5×10~(-4)~+4.5×10~(-4) rad/s间波动;通过对比考虑滚筒振动和未考虑滚筒振动时的截割载荷,表明滚筒的振动有利于对煤岩的截割;对右侧摇臂的振动量进行了实验测量,其大小及波动范围与仿真值较为接近,说明采煤机的动力学模型具有一定的准确性.     

采煤机螺旋滚筒振动可靠性分析

为研究某型采煤机螺旋滚筒振动可靠性,根据实际工况模拟螺旋滚筒的瞬时冲击载荷,建立螺旋滚筒的有限元模型,对其进行振动模态分析,识别出主要模态参数和振型规律,发现截齿部位振动变形明显;建立了螺旋滚筒共振失效准则,结合可靠性灵敏度分析理论和BP神经网络,得到了滚筒结构参数,振动可靠性灵敏度,分析结构参数对振动可靠性的影响。结果表明,螺旋滚筒振动可靠度为0.999549。基于共振失效准则,将协同仿真技术与BP神经网络和可靠性灵敏度分析理论相结合,为采煤机螺旋滚筒的振动特性分析与结构设计提供理论方法和数据支撑。     

预紧力与粗糙度对拉杆弯曲振动特性影响的研究

微小型涡喷发动机的离心叶轮轴向长度相比转轴长度不可忽略,可将其看作拉杆转子结构。为研究该拉杆转子结构的弯曲振动特性,建立了包含连接面的简支梁数学模型,应用结合面接触分形理论,推导了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的数学关系。通过算例研究,得出了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的影响趋势。结果表明:连接面所需的最小预紧力随着粗糙度的增加呈指数增长;仅考虑连接面刚度变化的情况下,拉杆固有频率与对数坐标下的预紧力之间呈S型曲线关系,粗糙度值越大,S曲线的潜伏期越长;同时考虑预紧力对连接面刚度和拉杆抗弯刚度的影响,当粗糙度较小时,拉杆固有频率随预紧力上升而上升;粗糙度较大或预紧力较大时,拉杆固有频率随预紧力上升而下降。     

拉杆转子-轴承-密封系统接触刚度矩阵建立及动力学特性分析

周向拉杆转子结构在燃气轮机中非常常见,而转子结构中普遍存在的拉杆及接触层对转子?轴承?密封系统的动力学特性具有非常重要的影响。在本研究中,建立了周向分布拉杆的力学模型和表征轮盘之间接触效应的非线性接触刚度矩阵,该接触刚度矩阵由七个刚度系数组成,这七个刚度系数可以综合表征接触层横向刚度,剪切刚度,弯曲刚度,扭转刚度,并且该矩阵能够考虑转子变形对于刚度系数的影响。结合基于短轴承理论并且经过试验验证的非线性油膜力模型和 Muszynska 密封力模型建立了周向拉杆转子?轴承?密封系统的动力学模型。采用了 New?mark?β 法对动力学方程进行了求解,并采用三维频谱图分析了预紧力大小和预紧力不均对周向拉杆转子?轴承?密封系统的非线性动力学特性的影响规律。结果表明,接触刚度以及故障拉杆的相对位置对拉杆转子?轴承?密封系统的稳定性及频率成分影响明显。     

旋转型超声电机在冲击环境下的失效模式研究

随着超声电机在武器系统中的应用,研究分析冲击环境下电机的失效模型,为超声电机应用在武器系统等高过载环境中提供意见与建议变得十分具有意义。分析了电机中关键部件在冲击载荷下可能存在的失效模式:压电陶瓷的断裂与脱胶;定子的塑性变形引起工作频率的漂移;定转子的塑性变形和预紧力机构中紧固螺栓的松动引起预压力的减少甚至消失。通过动力学仿真对超声电机各个部件的受力情况与应力波传递过程进行分析,分析结果显示预紧力机构是整个结构中最容易被损坏的部分。通过空气炮对超声电机进行冲击过载实验,当冲击过载达到26 546g时,超声电机中用于施加预紧力的螺栓松动,预紧力结构失效,其它结构部件没有发生明显损坏或变形。研究结果为超声电机应用于武器系统等高过载环境中提供理论依据与改进意见。     

多约束条件下采煤机摇臂横向振动分析及试验验证

摇臂是采煤机的关键执行部件,起调节滚筒截割煤岩高度的作用,其在复杂工况环境下会产生强烈的振动。为了研究采煤机摇臂的横向振动特性,首先,对采煤机摇臂及其连接件进行理论建模,建模时将摇臂简化成梁模型、滚筒简化成集中质量块、小摇臂简化成刚性杆以及调高油缸简化成弹簧阻尼系统;然后,根据欧拉-伯努利梁理论构建采煤机摇臂横向振动微分方程,并基于等效替换原则构建其约束方程;接着,利用谐波函数法对采煤机摇臂的横向振动微分方程进行求解,得到其各阶模态的固有频率解析式;最后,利用采煤机模型进行摇臂模态试验,并与理论计算结果进行对比验证。结果表明：基于理论模型计算得到的摇臂前6阶模态的固有频率为1 129,7 036,7 118,17 756,19 800和30 100 Hz,通过试验测得的摇臂前6阶模态的固有频率为1 078,6 268,6 310,15 886,18 938和27 714 Hz;计算值相对于试验值的误差分别为4.73%,12.25%,12.81%,11.77%,4.55%和8.61%,均小于15%,在合理误差范围内。研究结果表明,所建立的采煤机摇臂横向振动模型具有一定准确性和实用性,可为采煤机摇臂的结构优化提供理论支撑。     

Failure analysis of a pull rod actuator of an ATOX raw mill used in the cement production process

A failure analysis of a forged and machined pull rod made of a quenched and tempered high strength steel – namely DIN 34CrNiMo6 – is presented in this paper. The pull rod under study is one of the three rods that connect the three existing hydraulic cylinders to the roller mill and it is used to exert grinding pressure on the roller in an ATOX raw mill. The study of the failure involved the mechanical system's simulation, as well as the fatigue damage assessment based on the application of the Rainflow Method and Fracture Mechanics principles. The pull rod's stress state was determined from in situ strain gages rosettes measurements, and system's simulation showed that the pull rod was designed to support axial loadings only. To ensure this stress state, a proper functioning of the plain bearings and a good condition of the elastomers of the horizontal rod buffer are required. According to the stress-life approach given in the FKM guideline, the current design solution should provide a useful life of 50 years to the pull rod. However, fatigue crack growth calculations made with the strain spectra registered demonstrated that the presence of an initial surface crack is extremely harsh to the lifespan of the rod, which will reach a critical value in a much shorter period of time. Surface finish, corrosion protection and maintenance actions to ensure the correct functioning of the plain bearings, could be important to ensure the desired longevity of the pull rod.     

单向预应变对X70大变形管线钢拉伸性能的影响

对X70大变形管线钢进行应变量小于2.5%的单向预拉伸和预压缩应变处理,而后卸载,再次拉伸至断裂,研究单向预应变对管线钢拉伸性能的影响。结果表明:同种单向预应变时,不同预应变量下管线钢的弹性变形、屈服变形和形变强化特征基本相同,弹性应变总体上随预应变量的增大而增大;预拉伸后再次拉伸时,管线钢在应变ε小于0.5%即发生屈服变形,Rt0.4较准确地表征了真实屈服强度,可将Rt0.4作为预拉伸管线钢屈服强度的限值,Rp0.2、Rt和屈强比随预拉应变量的增大而增大;预压缩后再次拉伸时,管线钢在应变ε小于0.1%即发生屈服变形,屈服软化现象明显,Rt0.88可作为预压缩管线钢屈服强度的限值,Rt和屈强比随预压应变量的增大而减小,Rp0.2没有明显变化;单向预应变对管线钢的Rm、A、AUEL以及形变强化能力的影响较小。     

Failure analysis of threaded connections in large-scale steel tie rods

Steel tie rods are very important load-carrying components in applications where high levels of pre-stresses are required. The bearing capacity of a steel tie rod is determined not only by the strength of the rod body, but also by the strength of the threaded connection that resists force. Analysis of the strength of the threaded connection and determining the optimal number of turns of thread engagement is critical to ensure structural safety. This paper reports the results of full-scale tensile rupture experiments on two categories of large-scale steel tie rods provided by China JULI Corporation: (i) LG75-00 steel tie rods with triangle threaded connection, and (ii) LG100-00 steel tie rods with trapezoidal threaded connection. The full-scale tensile rupture experiments were carried out to test the maximum allowable axial working load under different numbers of turns of engaged threads. The results of these experiments suggest strong guidelines on the minimum number of turns of thread engagement for preventing the failure of thread teeth of steel tie rods in practical shear and bending applications.     

采煤机滚筒螺旋叶片结构参数研究

 根据采煤机截割理论,建立了螺旋叶片参数（结构参数、运动参数）与目标参数（滚筒装煤量、轴向输煤速度、轴向抛煤力、滚筒最低转速、块煤率）间关系的数学模型．以此为基础,研究了滚筒直径为1 800,1 600,1 250 mm,叶片头数为2时,叶片升角、叶片螺距、滚筒转速与装煤量的关系和叶片升角、滚筒转速与轴向抛煤速度的关系;并分析了叶片升角、牵引速度、滚筒转速对轴向抛煤力和块煤率的影响,以及三种型号滚筒的叶片升角、牵引速度与滚筒最低转速之间的关系．研究结果表明,螺旋叶片的升角对滚筒装煤量、轴向抛煤速度、轴向抛煤力和滚筒最低转速影响较大,并得到叶片升角最佳值在0.43 rad左右,为采煤机滚筒设计提供理论依据．     

超深矿井提升机卷筒动态应力与疲劳寿命研究

超深矿井提升机卷筒在钢丝绳多层缠绕时所受钢丝绳的缠绕力错综复杂,在长期作业过程中卷筒结构可能会萌生裂纹进而发生疲劳破坏,所以有必要对卷筒结构在多层缠绕实际工作条件下的疲劳寿命展开研究。基于板壳理论,将超深矿井提升机卷筒视为均匀受压的旋转对称壳体,通过对卷筒结构负荷构成进行分析,建立了钢丝绳对卷筒作用力的数学模型,并根据提升系统动力学原理建立了钢丝绳满载上提和空载下放的动力学模型,确定了卷筒结构的动态载荷。通过对卷筒结构作业过程强度分析得出卷筒结构在整个工作循环中的应力-时间历程曲线。结合不同存活率的S-N曲线和累积损伤理论,分析了卷筒结构在不同负载下的疲劳寿命。研究结果表明：提升机满载上提和空载下放过程中卷筒结构的最大等效应力均出现在等速阶段,且其最大等效应力出现在卷筒内壁支轮与支环的中部;在给定的存活率下卷筒结构的疲劳寿命与工作负载密切相关。研究结果为多层缠绕复杂工况下卷筒的力学分析与科学设计提供了理论支撑。