瓣形万向轴瓣齿的拉伸强度分析

提出了瓣形万向轴承受拉伸载荷时瓣齿强度的理论分析方法,利用该方法对万向轴的瓣齿进行了应力分析,根据应力分析的结果讨论了瓣形万向轴的2种主要失效形式,并分析了瓣齿的结构参数对万向轴失效形式的影响。应用ANSYS分析软件对瓣形万向轴承受拉伸载荷时瓣齿的强度进行了有限元分析,从计算结果与实验结果的对比可以看出,两者基本上是一致的,说明利用ANSYS处理瓣形万向轴瓣齿的拉伸强度问题是可行的,计算结果可信,因此有限元计算可以作为今后瓣形万向轴结构设计和强度校核的重要参考依据。     

螺杆钻具瓣形万向轴瓣齿压扭组合强度分析

瓣形万向轴是连接螺杆马达转子和传动轴的中间构件,也是螺杆钻具的易失效件之一.针对瓣形万向轴常见的失效形式,结合实际工况,对瓣形万向轴承受轴向压力和扭转组合栽荷时瓣齿的受力特征进行了分析,讨论了瓣形万向轴的两种主要失效形式,并分析了啮合位置参数对万向轴失效形式的影响.最后应用ANSYS分析软件对瓣形万向轴承受压扭组合栽荷时瓣齿的强度进行了校核,校核结果与理论分析结果基本一致,为今后瓣形万向轴的结构设计和强度校核提供了理论依据.     

螺杆钻具万向轴花瓣运动干涉仿真分析

螺杆钻具万向轴花瓣的失效多数是由于磨损严重导致的。为了研究瓣齿装配间隙对齿面磨损的影响情况,根据花瓣割缝的轨迹建立了完整的三维模型,利用Pro/E中的运动仿真对瓣齿进行转角分析。通过干涉分析得到花瓣运动过程中的偏角数据,并结合万向轴的偏心距和挠心距确定了合理的装配公差。分析结果表明:花瓣装配间隙超出公差范围会使瓣齿在运动中磨损过快,缩短使用寿命;为了防止瓣齿磨损过快,必须合理控制万向轴的装配间隙。     

螺杆钻具中的齿瓣式万向轴

目前，国内生产使用的万向轴均为化瓣式万向轴，其结构简单、加工速度快，但其寿命极短，成为制约螺杆钻具寿命的关键部位。现文以合理受力为依据，设计了与花瓣式万向轴截然相反的线型，称齿瓣式万向轴，其合理的受力、耐磨性及工艺处理使寿命成倍提高。现场使用表明，齿瓣式万向轴成为螺杆钻具中寿命最长的部件。     

万向轴的运动和受力分析及弯壳体内孔偏移量计算

万向轴是连接马达转子和传动轴的中间构件。了解和掌握万向轴的运动特性和受力特征,以及弯壳体相对于直壳体产生的偏移量的计算,对正确设计弯壳体导向螺杆钻具是非常必要的。文中阐述了瓣型万向轴的运动与受力特征,对瓣齿进行了强度分析,并给出了单弯壳体与反向双弯壳体不同结构形式下的内孔偏移量计算公式。     

可控弯接头变异万向轴和轴承的强度模拟分析

为了促进我国旋转导向钻井技术发展,对智能型井下闭环旋转导向工具——可控弯接头的结构和工作原理进行了介绍,并用ANSYS软件对旋转导向钻井工具中的变异万向轴和推力轴承进行了研究,分析了推力轴承、滚子和变异万向轴的相互作用及应力分布情况。分析结果表明,接触配合中危险区域的最大应力为234 MPa,发生在轴承上与滚子接触的球窝边缘部分,与赫兹理论相符;变异万向轴和推力轴承都能较好地满足强度要求。     

螺杆钻具万向轴故障树模型及花瓣强度分析

针对螺杆钻具中易发生失效的万向轴部分,应用故障树分析方法对其可靠性进行了研究。建立以万向轴总成失效为顶事件的故障树模型,采用"上行法"定性分析了故障树的14个最小割集。利用有限元法对压扭组合作用下的花瓣式万向轴进行了强度分析,分析结果表明,花瓣的根部和最小截面处为高应力区,最易发生断裂失效。通过与现场失效实例对比,验证了有限元分析方法的正确性。     

螺杆钻具球铰接万向轴失效分析

螺杆钻具的最薄弱部件为万向轴,万向轴结构有花瓣式、球铰接式、挠轴式3种形式。对球铰接万向轴进行受力分析,主要承受轴向力、转矩、交变应力等,容易发生失效。利用现场失效拆解、转矩试验、有限元分析等方法论述了球铰接万向轴的失效形式,其失效形式包括轴断裂、螺纹断裂、密封失效、磨损失效等,并针对不同失效形式提出优化方案。     

十字万向轴多体动力学仿真与啮合面磨损机理

目前对非密封式十字万向轴所产生的运动磨损机理研究较少。为此，建立了十字万向轴多体动力学仿真物理模型，研究了中间轴与上接头、下接头共轭运动副之间的运动规律及其啮合面之间接触力和摩擦力的变化规律，对比分析了现场测试与理论计算的结果。分析结果表明：工作时，十字万向轴啮合面之间先产生法向碰撞后达到相对稳定的啮合状态，再沿着轴向与切向的合成方向形成周期性往复滑动摩擦，并最终使其端面与侧面出现严重磨损；接触力与摩擦力在啮合面产生碰撞时，呈现无规律分布状态，在达到相对稳定的啮合状态后，首先出现峰值，然后呈现先减小后增大的周期性变化规律。所得结论可为十字万向轴啮合面耐磨性结构优化设计提供理论参考。     

双向圆弧齿轮传动的啮合分析（二）──双向圆弧齿轮的曲率分析

通过对产形面曲率和包络切齿时产形面与齿曲面相对运动关系的分析，推导出双向圆弧齿轮齿面的诱导法曲率、诱导短程挠率和齿面的主曲率、主方向等计算公式。这对分析双向圆弧齿轮的齿面结构、接触区域、润滑设计和强度计算都是至关重要的。     

球形封头瓣片冷压成形制造方法

文章阐述了球形封头瓣片的冷压成形制造方法。通过理论推导，确定出了回弹量的理论公式。采用不同的点压方法进行了实测，在对实测数据进行分析的基础上，修正了压制工艺，从而摸索出了一套行之有效的球形封头瓣片压延校形工艺方法。球形封头瓣片制造质量完全达到了行业规范的要求。     

渗碳淬火齿轮接触疲劳强度可靠性试验

采用成组试验法对４０副１６ＮＣＤ１３钢（法国材料）渗碳淬火齿轮的接触疲劳强度进行了试验，在４个应力水平上获得了达到失效判据的寿命样本。利用数理统计方法对疲劳寿命进行了分布检验，拟合出置信度为９５％的反映齿轮可靠度Ｒ、齿面接触疲劳强度Ｓ和寿命Ｎ的Ｒ—Ｓ—Ｎ曲线，并求得置信及为９５％、可靠度为９９％的齿面接触疲劳极限应力值。     

封隔器卡瓦的三维接触有限元分析

由于封隔器卡瓦的尖齿结构,使卡瓦的理论分析、数值模拟分析和试验测试研究等都非常困难.利用ANSYS系统接触有限元方法和点组接触副技术,分析了卡瓦弹性和弹塑性Mises应力分布规律,结果表明,该型卡瓦的牙齿齿顶的Mises应力沿轴向从上到下依次减少,第5齿承受载荷很小,第6齿和第7齿几乎没有承受载荷,沿卡瓦的周向从轴对称面依次向卡瓦两侧面增加.提出了使齿均匀受力的改进意见.     

各种柱筒与轴的过盈配合分析

采用虚拟接触载荷法模拟分析各种柱筒与轴之间的过盈配合接触现象，提出了具体的计算方法与分析程序。在轴对称模型基础上，比较详细地研究了圆柱筒、凹形柱筒和凸形柱筒与实心轴之间的过盈配合应力分布规律，以及配合面精度对接触应力分布的影响。研究结果表明，三种柱筒配合面的边缘均存在较大的应力集中；配合面内的接触压应力随过盈配合量或柱筒厚度的增加而增大；在理想配合状态下，配合面内不发生摩擦滑移，仅在配合面端部配合精度降低时，有可能出现滑移现象。     

钻井泵小齿轮轴的选材与加工

钻井泵小齿轮轴和大齿轮的制造质量,是决定钻井泵使用寿命的关键。选材和加工工艺将对小齿轮轴的质量有明显影响,因此会影响钻井泵将来的使用寿命。依据齿轮传动理论和现场使用、修理经验,从钻井泵失效的现象来进一步分析,认为小齿轮轴材料要选40CrNiMoA,热处理工艺应采用调质处理,使小齿轮的齿面硬度达到315～345HB,大齿轮齿面硬度达270～300HB,两者相差在30～50HB,从而可提高齿轮的传动效率和使用寿命。     

分瓣式卡瓦接触应力实验研究

封隔器卡瓦是封隔器的重要零部件,其工作性能好坏直接影响封隔器在使用中的成败和生产安全.本文采用光弹性实验对封隔器卡瓦进行了模拟试验应力分析.得到了封隔器卡瓦应力分布规律,对于卡瓦同一个齿的齿尖应力分布主要在齿面的两侧,同一轴向剖面内,卡瓦上下两端齿尖的应力比中间区域的应力大得多.上述研究结论为优化卡瓦结构、提高工作性能提供了实验基础和理论依据.     

抽油机减速器渐开线齿轮的优化设计

本文针对抽油机减速器齿轮啮合参数的优化设计,提出了斜齿轮齿面接触强度的定义和计算公式。计算中考虑了齿宽有效度、端面重合度和附加重合度因素,以期更符合齿面实际受力情况,使机械设计与材料强度理论结合得更好。还对有关轴的键槽、轴孔、轴肩所引起的应力集中系数的计算方法作了补充。     

螺杆钻具球式万向轴失效分析及改进措施

针对钢球破碎、花瓣套和连接杆磨损等失效问题,以172螺杆钻具为研究对象,利用ABAQUS软件对钢球和花瓣套进行接触应力分析,得出局部接触应力过大会加速小钢球的磨损以及压溃,这是该类型万向轴小钢球容易失效的主要原因。利用fe-safe软件对花瓣套和连接杆进行疲劳分析,受马达扭矩和轴向力共同作用,花瓣套与小钢球接触的两侧、小钢球与连接杆球窝接触的底部容易发生疲劳失效,该位置也是接触应力较大的位置。为此,提出了针对性的改进建议,降低钢球、花瓣套和连接杆失效概率。     

标准椭圆封头瓣片的计算

采用对称椭口短轴的三角计算法计算标准椭圆封头的瓣片尺寸，为一般制造厂所熟悉且便于掌握。经生产实践证明，按该方法制造出的瓣片尺寸精度高，封头成形质量好。     

螺杆钻具新型万向轴的结构设计

针对螺杆钻具配用的花瓣式万向轴寿命短及结构和功能上的弊端,研制了螺杆钻具新型万向轴。以5LZ172螺杆钻具为例,对新型万向轴做了强度校核,其最细处的连接轴外径D=54mm,总轴向力F=75kN,承受最大工作扭矩M_n=6845N·m,连接轴的材质为40CrNiMo,许用压应力[σ]=980MPa,许用切应力[τ]=500MPa。用第三强度理论校核连接轴强度,σ_(r3)<[σ]=980MPa,连接轴强度足够。现场试验后检测表明,仅钢球和球窝有轻微磨损。