高速电主轴轴承配合过盈量的计算方法研究

高速电主轴轴承与转轴配合的过盈量大小对主轴的刚度、旋转精度和使用寿命具有十分重要的影响。目前主轴外径的配合公差设计多根据实际经验和厂家推荐数据进行选用,尚缺乏科学定量的设计依据。文中将高速滚动轴承内圈和与之配合的空心主轴分别简化为薄壁圆环和厚壁圆筒,基于弹性力学和动力学理论建立了内圈和主轴的径向位移与旋转角速度之间的关系;并且考虑温升影响,推导得到了高速电主轴轴承内图与转轴配合过盈量的计算公式。     

GB 151中带膨胀节固定式换热器管板计算方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对带膨胀节的固定式换热器管板设计中应力计算方法的改进意见。文中指出现有计算忽略了膨胀节圆环内部压力引起轴向位移影响,会对某些高参数换热器固定管板的应力分析带来较大误差,并基于板壳理论得到膨胀节圆环内部压力与其两端受轴拉力引起轴向位移之间的相互关系,并结合现行GB 151管板计算模型,提出修订原则和方法。通过有限元计算,证明该方法是可靠的。     

铸铁黏聚裂纹的张开位移与应力分布

对于含缺陷材料结构的强度,以裂纹为主要特征的断裂力学是其力学行为分析的有效途径,裂纹扩展过程区能被简化成具有黏聚力的裂纹段。为探讨带切口的铸铁裂纹发展规律及黏聚裂纹张开位移与黏聚应力的本构关系,对8种不同切口尺寸的铸铁梁进行三点弯曲加载实验,通过应变计电测跟踪测试,得到预制裂纹端部的张开位移随载荷变化曲线。由确定黏聚裂纹张开位移与黏聚应力分布的解析方法,计算得到该材料黏聚裂纹张开位移及与应力的本构关系。计算预制裂纹尖端张开位移与应变计测试结果基本符合。     

部分裂纹面受力情形下无限大板孔边双裂纹的张开位移研究

针对航空结构中常见的孔边裂纹问题,利用Muskhelishvili复变函数法和Cauchy积分理论推导了无限大板内圆孔边任意长度双裂纹在部分裂纹面受均布应力情形下的位移表达式,并计算了孔边裂纹对称和孔边裂纹不对称两种情况下的裂纹面张开位移。孔边双裂纹对称时,计算值与权函数方法的求解结果进行了对比,最大误差为16.21%。研究表明,应用复变函数法和Cauchy积分理论推导的裂纹面张开位移表达式,不仅适用于无限大板内孔边裂纹对称的情况,孔边裂纹不对称时同样适用,从而为圆孔边任意长度双裂纹的疲劳裂纹闭合分析和张开应力求解提供了研究基础。     

高转速对滚动轴承性能影响的分析与计算

随着滚动轴承的高速化,轴承零件自身旋转的惯性效应对轴承性能的影响越来越明显。根据弹性力学理论推导了高速旋转条件下弹性圆环的内应力及位移分布,结合轴承理论建立了内圈转速与轴承的结构参数和应力之间的关系,并通过具体实例计算分析了转速对轴承参数和应力的影响。     

类椭圆截面吊臂的约束扭转特性研究

综合分析常见椭圆截面和大圆角矩形截面大吨位起重机吊臂结构力学性能,提出了一种类椭圆截面起重机吊臂结构。根据吊臂旋转平面受力状态,可将基本臂简化为闭口曲边截面悬臂薄壁梁力学模型。然后基于乌曼斯基理论,推导了该力学模型的约束扭转特性计算公式。并基于MSC.PATRAN/NASTRAN有限元数值分析验证了理论计算公式的正确性。通过算例分析,获取了一类椭圆截面吊臂的约束扭转翘曲正应力和翘曲位移等重要分析参数。研究表明,推导的理论公式可为类椭圆起重机吊臂的约束扭转分析提供一种简便可行的计算方法。     

圆盘转子流体阻力分析与试验研究

分析了圆盘转子在紊态流体中旋转受到的流体阻力,利用边界层理论计算了转子旋转所需的扭矩与功率,设计了转子试验装置,得到了转子在不同转速下所需的扭矩和功率数据,应用最小二乘曲线拟合方法得到了转子扭矩、功率与转速的关系。分析结果表明：转子扭矩与转速的一次方和二次方有关,功率与转速的一次方、二次方、三次方均有关。尽管应用边界层理论计算时忽略了表面形状等因素的影响,计算结果较试验数据偏小但仍可作为选取电机的参考。另外,通过对摩擦阻力系数进行修正,可以得到与试验数据相符的计算结果。     

外压-拉伸位移下波纹管周向应力计算探讨

拉伸位移引起的波纹管周向应力对波纹管失稳和强度破坏的影响不可忽略。但是国内外现行标准中对于该周向应力的设计不够充分,故对位移引起波纹管的周向应力进行了研究。通过有限元法分析了波纹管在外压-拉伸位移联合作用下的周向应力,进行应力测量试验验证了有限元法计算结果的准确性;分析了波纹管板条梁模型与圆环板模型的特点,提出将波纹管等效成圆环板的简化模型,推导出拉伸位移下波纹管周向应力设计的基础公式。在大量的算例计算基础上,给出一定范围波形参数内的修正系数分布规律和计算方法,最终形成拉伸位移引起的波纹管周向应力公式。     

具有折弯的汽车转向直拉杆强度分析方法研究

为了提高具有折弯的汽车转向直拉杆强度分析的精度,建立了三种转向直拉杆的力学模型,并采用单位载荷法对最大折弯处的垂直位移计算公式进行理论推导,进而得到最大应力的计算公式。通过算例进行分析,与ANSYS软件得到的最大折弯处垂直位移的数值解对比,验证了计算公式的准确性;与传统方法得到的最大应力进行对比,验证了修正后最大应力的精确性。为更加精确地分析具有折弯的汽车转向直拉杆强度提供了一定的依据。     

双层圆弧波纹膜片的计算

迄今为止,尚末见到讨论双层波纹膜片计算的文章。本文引用圆环壳理[1],[2]首次讨论以下几个问题1.提出近拟而较简单的顺序法求解圆弧波纹膜片的位移和应力。2.拟合出四圆弧和五圆弧波纹膜片的位移和最大等效应力的计算公式3.拟合出E 型波纹膜片的特性计算公式4.双膜片与单膜片的刚度与最大等效应力的分析和比较5.建议双膜片的计算方法     

Numerical simulation of thermal behavior during laser direct metal deposition

To discuss the influence of thin-walled blade??s curvature change and accumulating layer number on the temperature field distribution in laser direct metal deposition and obtain a uniform thickness of a thin-walled blade, the temperature field distribution was calculated by numerical simulation. The thin-walled blade??s curvature change and accumulating layer number can be studied, respectively. The effect of accumulating layer number on temperature field distribution was studied by thin wall; the effect of curvature change on temperature distribution was investigated by thin-walled rings with different curvatures. The numerical results show that the molten pool temperature of the thin wall increases with the layer number, and the molten pool temperature of thin-walled ring increases with the its curvature. The rules of laser power changing with the layer number and curvature in the processing of the thin-walled blade can be obtained by simulation when keeping molten pool temperature stable. According to the numerical results, the thin-walled blades were fabricated by experiments. The experimental results show that the laser power should be changed with the layer number and curvature if a uniform thickness of the blade can be obtained, which is in agreement with the numerical simulation.     

基于ANSYS的浮环动静压轴承中浮环的有限元分析

基于ANSYS建立了浮环的实体模型、网格划分、加载承载力和约束条件,求解得到浮环的应力和应变结果。仿真结果表明:当主轴转速不太高、偏心率不大时,浮环的变形量极其微小,对轴承油膜厚度影响可以忽略不计,将浮环看作刚体可以满足要求;而当转速较高、偏心率大于0.6时,必须考虑浮环变形量对油膜厚度的影响。     

强化研磨时工件转速对轴承套圈表面加工质量的影响

强化研磨是一种基于复合加工方法的抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损金属材料精密加工技术,利用该技术可加工出具有残余应力的轴承套圈。为了提高强化研磨轴承套圈的加工质量,在其他工艺参数保持不变的情况下,对工件转速进行了单一变量试验,通过检测轴承套圈内圈沟道表面粗糙度与硬度的变化,分析了工件转速对加工质量的影响及作用机制。     

内圆弧槽机械密封液膜流场特性分析

以内圆弧槽流体动压型机械密封为研究对象,建立了动静环端面间液膜的三维模型,运用计算流体动力学理论和有限体积法对端面间液膜的流场特性和装置的密封性能进行了模拟和数值分析。对处于不同工况、不同密封介质条件下的液膜流场,得到了其压力、泄漏量、开启力和摩擦扭矩的变化规律及相互影响关系。结果表明:圆弧槽能够产生明显的动压效应,动压效应的大小与动环转速呈正比;液膜的压力沿径向由内径到外径逐次降低;泄露量的大小随动环转速或介质压力的增大而增大;开启力的大小与动环端面的总压力具有相似的变化规律。     

基于角加速度的复合计算阶次跟踪方法

针对旋转机械振动信号分析中的计算阶次跟踪方法的局限性,提出基于匀角加速度方程的计算阶次跟踪方法,并将该方法与线性插值、三次样条插值等方法复合在一起,根据旋转机械转角加速度的大小,选择相应的方法进行阶次重采样,实现基于角加速度的复合计算阶次跟踪。在转速变化缓慢时,采用线性插值方法;在转速变化比较大时,采用匀角加速度方程方法;在转速变化剧烈时,采用三次样条插值的方法。复合计算阶次跟踪方法兼顾计算的效率和精度,对某滤波减速器性能试验台中交流伺服电动机在升、降速阶段引起的振动实测试验结果表明了此方法的正确性机可行性。     

机械密封环的传热特性分析

研究机械密封端面摩擦热在动环、静环、端面间液膜和密封介质组成的传热系统中的传递规律。按换热面积守恒的原则将密封环简化为当量圆筒,提出动环和静环获得的摩擦热的计算方法,推导密封环的温度分布方程。结果表明,液膜摩擦热量随角频率的增加和平均膜厚的减小而增加。绝大部分摩擦热通过动环传递到介质,静环端面的温升较小。动环靠近介质侧的温度低于空气侧的温度,端面上的温度较高,且端面径向存在温度梯度。增大动环与介质的接触面积或选用热导率大的材料可降低动环上的最高温度和端面上内外径处的温差,提高机械密封的性能。     

三轴仿真转台设计及动力学耦合分析

首先阐述了转台轴承应拉开合适的间距且装配时使轴承的偏心量同向,及直流力矩电机的选取方法,又给出了三轴仿真转台主要载荷的工程计算方法,然后在ADAMS2003中仿真3个框架分别单独摇摆及分别匀速转动时驱动电机输出转矩情况,再仿真3个框架同时摇摆及同时匀速转动时驱动电机输出转矩的耦合情况,最后进行实验测试,并将实验结果与仿真结果、工程计算结果及最终选取结果进行对比分析,得出3个框架同时转动时,会引起框架间力矩的耦合,驱动电机输出转矩会增加,不考虑3个框架耦合作用的工程计算结果是不准确的,工程设计中选取驱动电机必须以ADAMS中的仿真结果为依据,这就为实际设计中选取驱动电机及进一步的研究工作提供了依据。     

高压旋转组合密封试验装置设计与研究

针对旋转组合密封性能检测问题，设计完成可对直径100 mm的轴用旋转组合密封圈进行密封性能试验的装置。采用PLC控制驱动，实现系统数据采集和压力转速自动调节控制，可对密封件在不同转速、压力下的扭矩、泄漏量等指标进行测试。利用该试验装置对某型号旋转组合密封件进行试验研究，试验结果表明：在定转速情况下，组合密封启动摩擦力矩随压力增加而增加；相同压力下，组合密封圈在低转速情况下，摩擦力矩随转速增加而增加，当转速增加到一定数值后，摩擦力矩增幅出现下降趋势。同时测试结果也表明该装置功能完善，操作简便，自身回转阻力小，在高压下工作稳定可靠。     

喷嘴位置对轴承腔内油气润滑两相流的影响

基于气液两相流理论,采用多重坐标系法构建角接触球轴承数值计算模型,分析不同喷嘴位置和转速下轴承腔内油相体积分数、保持架表面及轴承内外圈的油气分布特性。结果表明：在轴承低转速下,正面供油时轴承腔内油相体积分数及其周向分布的波动大于背面供油;正面供油时保持架下表面会产生润滑油的积聚,造成润滑油无法及时通过出口排出,而背面供油时润滑油在保持架表面的油相分布更均匀;正面供油时内圈左面油相体积分数较高,外圈油相分布变化较大,而背面供油时内圈右面、中间面及外圈中间面油相体积分数较高。不同转速下喷嘴位置对腔内油相分布的影响也不同,低转速下正面供油时腔内油相体积分数更高,高转速下喷嘴位置对轴承腔内油相分布的影响较小,润滑油在轴承腔内分布较为均匀,保持架下侧未见明显的润滑油积聚。     

角接触球轴承多体动力学分析

利用ADAMS软件建立了套圈、钢球和保持架的角接触球轴承多体接触动力学仿真模型,在不同转速、径向力和引导游隙下,运用ADAMS软件仿真分析了角接触球轴承的动力学性能、保持架的波动冲击和稳定性,讨论了角接触球轴承的接触力、保持架的角加速度及其质心运动轨迹等的仿真结果。研究结果表明,保持架的波动和稳定性与角接触球轴承的运动速度、引导间隙和载荷等因素相关。多体动力学模型和分析结果为不同工况下使用的角接触球轴承的动态设计和疲劳寿命提供了参考方法。