数控滚齿机滚刀主轴振动特性研究

为了探寻滚齿机滚削振动特性,根据机床滚刀主轴结构、工艺参数及Euler-Bernoulli梁振动理论,建立了滚刀主轴X向的振动响应函数模型,开展了振动试验测试,得到了滚齿机滚刀主轴振动频率、X向振动加速度及位移数据曲线。经分别比较滚刀主轴振动加速度与位移最大幅值的理论与测试数据,两者相对误差均小于5%,表明理论与试验值的一致性较好,验证了该型号滚齿机滚刀主轴振动响应函数模型推导的正确性;并且由测试数据分析可知,该研究对滚齿机主轴结构、加工工艺参数选择与优化及加工误差预测具有指导意义,为该系列其他滚齿机主轴振动特性理论与试验研究提供经验借鉴与参考价值,且也为滚齿机振动特性的后期深入与实用性研究奠定理论与试验基础工作。     

采用修正θ投影法预测Cr25Ni35Nb炉管钢的蠕变性能

在不同温度和不同应力下对Cr25Ni35Nb炉管钢进行了蠕变试验;并采用修正后的θ投影法对该钢的蠕变曲线进行了拟合,得到了蠕变方程中参数iθ的数学表达式,建立了该钢在任意温度和应力条件下的蠕变曲线方程,并据此预测了950℃、18 MPa下该钢的蠕变曲线。结果表明:预测曲线和试验曲线吻合较好。     

输油管道用316L和2205不锈钢低温蠕变模型的选择与验证

分别进行了80℃下316L不锈钢和20℃下2205不锈钢的蠕变试验,对试验数据拟合后分别得到了两种不锈钢的蠕变幂模型和对数模型,并推导得到了应力松驰模型;利用蠕变和应力松驰模型分别模拟了两种不锈钢的拉伸蠕变曲线和应力松驰曲线,并与试验曲线进行了对比分析。结果表明:两种模型都能很好地描述316L和2205不锈钢的低温蠕变行为,但幂模型在蠕变和松弛模拟中都表现得更好。     

考虑高温蠕变损伤的2．25CrlMo钢的弹塑性本构模型

考虑造成蠕变损伤的物理机制,结合损伤力学理论,利用Ramberg—Osgood弹塑性本构方程,推导了含有蠕变损伤的材料弹塑性本构模型。对225CrlMo钢进行了相同条件不同时长的蠕变试验以得到不同蠕变损伤的材料,并对这些材料进行高温短时拉伸,得到不同损伤对应的应力应变曲线。并用试验数据及文献数据对模型进行了验证。     

直驱型风力发电机的主轴强度研究

为了实现某大型水平轴直驱型风电发电机的主轴强度设计,提出基于有限元软件和疲劳软件相结合分析的主轴设计方法。建立发电机的有限元模型,分析计算了14种极限工况下主轴的极限强度。根据GL2010认证规范,推导得到发电机主轴的S-N曲线。基于疲劳分析软件,获得了主轴的疲劳累计损伤分布结果,考察了表面粗糙度对主轴疲劳强度的影响程度。分析校核结果表明,发电机主轴结构满足结构强度设计要求。     

卧式加工中心主轴静刚度特性的试验研究

介绍了卧式数控加工中心主轴的静刚度特性所开展的试验研究.根据预加载荷测得的静刚度试验数据,应用最小二乘法拟合得到主轴在加载和卸载时的静刚度曲线.研究后发现,主轴卸载刚度大于加载刚度:相同结构尺寸机床,主轴最高转速低的机床主轴静刚度要高于主轴最高转速高的机床;相同最高转速和结构的机床,尺寸大的机床主轴静刚度要高于尺寸小的...     

一种行星式磨削装置的研究

分析了大型主轴失效的原因和形式,对大型主轴的常见修复方法进行了简要的介绍,指出各种方法的过程、适用领域和特点,针对大型主轴现场修复的特点及主要问题,设计了一种行星磨削装置,阐述了装置的工作原理和结构特点,为大型主轴的现场修复提供了一种可行的技术。     

P91钢高温蠕变数值模拟与实验研究

P91钢是火力发电机组中高温部件的重要材料,研究其蠕变性能对高温部件的寿命评估有重要意义。研究了P91钢在实验温度为620℃,试验应力分别为145,155和164 MPa下的蠕变曲线,基于损伤力学的方法建立了Kachanov-Rabotnov蠕变本构模型。通过对Norton方程、Kachanov-Rabotnov蠕变本构模型与实验数据比较得出:两者预测的P91钢断裂寿命与实验数据相差不大,最大误差小于7%;Kachanov-Rabotnov本构模型蠕变曲线要优于Norton方程得到的蠕变曲线,并且Norton方程所得到的蠕变曲线要比试验曲线偏低,预测的蠕变过于保守。     

国产P92钢的蠕变裂纹扩展行为研究

对国产P92钢开展了600℃蠕变试验，得到了蠕变变形曲线、蠕变指数和蠕变延性等，再在600℃进行蠕变裂纹扩展行为试验研究，得到了蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*的关系，将国产P92钢的性能与BS 7910数据进行比较，评估NSW模型的预测效果，计算得到材料的蠕变断裂韧性。结果表明，蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*之间有较好的双对数线性相关性。国产P92钢的蠕变裂纹扩展性能优于BS 7910中9%Cr钢的平均性能，NSW模型的平面应力预测结果与试验数据接近，材料的蠕变断裂韧性随着服役时间的增大逐渐降低。该研究结果可以用于评估长期服役高温结构的安全性。     

高速多轴绕线机主轴箱体的模态与谐响应分析

随着主轴转速的提高和绕线轴数的增加,主轴箱体因受多根高速旋转主轴产生的简谐激振力影响,易出现共振现象,从而影响线圈的绕制质量。针对该问题,以最高转速10 000 r/m in,12轴绕线机主轴箱体为对象,根据其结构组成和工作原理分析计算得到其简谐激振力;利用Solid W orks建立主轴箱体的三维模型,基于A N SY S W orkbench平台,分析得到了主轴箱体的前6阶固有频率及振型;采用模态叠加法,分析得到了简谐激振力作用下主轴箱最薄弱部位X、Y和Z方向的幅频曲线和相频曲线;结合前6阶固有频率及振型,该主轴箱临界激振频率约为250 H z,能满足主轴最高转速10 000 r/m in(167H z)的要求。研制的绕线机经用户使用,主轴箱体振动小,线圈绕制质量好。提出的模态与谐响应分析方法能为高速多轴绕线机主轴箱体的结构设计提供理论与技术支撑。     

刹车盘对双定子风力发电机主轴振动的影响

作为双定子风力发电机的关键部件,主轴的振动特性直接关系到机组的工作性能。为获得发电机主轴的振动特性,从转子动力学理论出发,应用有限元软件ANSYS对两种结构主轴进行了模态分析,研究了两种结构主轴的固有频率和振型、及振动的特点。分析得到：刹车盘对主轴结构的第一阶固有频率影响不大,但是对主轴结构的振型有较大影响,为发电机主轴及整体结构的设计提供了理论依据。     

基于应力参量的高温结构蠕变设计准则对比及案例分析

高温环境下服役设备常伴随着明显的蠕变现象,如何防止蠕变失效是保证高温装备结构完整性的重要课题。分别介绍了ASME-NH,RCC-MRx和R5中基于应力的高温蠕变失效设计方法,并从设计流程、限制参考应力和设计曲线三个方面进行了对比分析。同时通过以上设计准则,以某高温罐式设备上的接管结构为对象,进行基于应力的蠕变设计分析,对比了各设计准则所得到的蠕变评价结果。     

基于ANSYS的管子车床主轴动力学分析

借助有限元分析软件ANSYS,对一种具有径向进给功能的管子车床主轴系统进行三维建模,然后选择六面体单元Solid95进行网格划分和模态求解,计算出主轴系统的前五阶固有频率及其振型,验证了主轴系统的固有频率远高于发生共振的临界频率。通过加减谐载荷,在模态分析的基础上进行谐响应分析,计算出主轴系统在激振力作用下的响应位移与响应应力,得到系统的动力响应与系统振动频率的曲线,即幅频曲线,验证了该主轴结构能经受住不同频率的各种正弦载荷。经过以上动态特性的研究,获得了机床主轴组件的动态参数,为机床主轴组件设计和结构改进提供了重要依据。     

800H合金蠕变性能研究

本工作利用蠕变试验机进行金属材料的蠕变实验,对蠕变数据进行分析。利用扫描电镜、EDS、SEM、TEM等方法,对金属蠕变前后组织、二次相的析出、析出相结构、蠕变断口等进行测试与分析。得到材料的蠕变曲线,建立800H合金600℃蠕变时稳态蠕变速率和应力的关系图,并得到合金拟合后的蠕变强度;合金弥散分布Cr的M23C6的,晶界的强化主要是有M23C6粒子与奥氏体晶粒的共格界面提供的;蠕变断口属于脆性断裂,微观断裂方式为沿晶断裂。     

保护轴承结构对垂直轴磁悬浮风力机主轴跌落轨迹的影响

以垂直轴磁悬浮风力机的支撑结构为研究对象,运用ADAMS机械系统动力学仿真软件。在对磁悬浮主轴结构各部件间的接触关系分析的基础上,建立垂直轴磁悬浮风力机主轴结构跌落仿真模型。通过建立3种不同磁悬浮主轴中保护轴承的结构模型,并对3种不同结构建立主轴跌落轨迹的运动方程;运用ADAMS进行跌落过程仿真,得出主轴跌落过程的运动曲线。主要对比了主轴在轴向方向的运动轨迹,直观的展现出保护轴承结构的不同对磁悬浮主轴跌落过程中的运动轨迹的影响,为研究垂直轴跌落分析,以及对磁悬浮支承结构的保护装置的改进与优化提供了理论参考依据。     

数控卧轴平面磨床砂轮主轴-轴承系统的热-结构耦合分析

以某型数控卧轴矩台平面磨床为研究对象,对其砂轮主轴-轴承系统进行了温度分布与热变形的有限元仿真。基于滚动轴承热态特性理论与传热学理论,利用ANSYS Workbench软件对主轴-轴承系统进行稳态和瞬态的温度场仿真,得到了轴承滚子与内外圈滚道温度随时间的变化规律;根据热-结构耦合分析理论和温度场仿真结果,对主轴-轴承系统进行了热-结构耦合分析,得到了主轴在径向、切向与轴向3个方向的热位移与热应力的变化规律,从而揭示了由轴承摩擦产生的热效应造成的温度升高与主轴产生热变形及热位移之间的关系。     

蠕变变形自动测量系统的设计

在电子蠕变试验机上实现了蠕变变形数据的实时自动采集,对加载过程采集的数据,用最小二乘法进行自动拟合,计算得到弹性应变。在试验过程中,可自动采集0. 1%、0. 2%、0. 5%等不同规定应变的蠕变寿命,可以实时绘制蠕变ε-τ曲线、F-τ曲线和σ-ε曲线。     

基于ASME规范案例2843的加氢反应器蠕变-疲劳强度分析与考核

对ASME规范案例2843进行较为具体的解读,并在蠕变和疲劳交互作用下,结合高温加氢反应器的实例进行了说明。该蠕变-疲劳分析的过程包括应力强度校核、忽略蠕变影响的判定、应变和变形校核、蠕变分析、疲劳分析和蠕变-疲劳交互曲线验证。与ASME规范案例2605-2相比,ASME规范案例2843所适用的材料更广泛,对应的温度范围和最大服役寿命也更明确。得到的结论是:蠕变损伤的破坏大于疲劳损伤,工程实际应更多关注蠕变损伤,进行足够的结构加强,减小蠕变失效。     

GSVM5030L3-5型高速雕铣五轴联动加工中心主轴动态特性分析

采用有限元分析方法,运用ANSYS软件,对GS5030L3-5高速雕铣五轴联动加工中心主轴部件进行了分析,取得了高速主轴的模态和谐响应特性,得到了主轴系统前固有频率和振型,分析结果以幅频响应曲线的形式体现,最终获得主轴系统的前三阶模态附近的响应曲线。对高转速条件下主轴前端,及不同特征位置所发生的最大动态位移,进行了分析计算,分析铣刀切入切出时切削力的变化和影响规律,对主轴系统进行瞬态响应分析,得到其时域响应特性,验证了主轴结构设计的合理性。     

高速高精度数控车床主轴系统三维稳态温度场的数值分析

基于高速高精度数控车床主轴系统内部热源的分析，在ANSYS／Themal模块中建立了主轴系统三维温度场有限元模型，计算了温度场，并预测各部件热平衡时的温度场分布和温升。通过拟合得到主轴和箱体最高温升与转速关系曲线，该曲线可以用来预测主轴和箱体在主轴不同转速下的稳态最高温升，对主轴系统结构改进提供技术支持。