缠绕式挤压筒结构及缠绕层预应力分析

在大吨位挤压机的挤压筒结构设计中,预应力钢丝缠绕式剖分-组合挤压筒与传统挤压筒相比具有质量小、抗疲劳能力好、制造简单与成本低的优势。为了进一步减小质量,尝试设计一种斜端面的钢丝缠绕式剖分-组合挤压筒结构。这种结构在大质量支撑原理的作用下使缠绕层对芯筒的预紧能力显著增强。对斜端面芯筒的几何参数进行结构优化设计,得到确定最佳芯筒尺寸的方法。通过数值模拟比较得到,在相同的工作内压下,斜端面结构和平端面结构在预紧状态或工作状态下的芯筒应力分布基本相同,但斜端面结构的外径与芯筒质量小于平端面结构,且所需预紧力更小,对应的缠绕层钢丝使用量也可以减少,从两方面降低挤压筒模具的材料成本和制造难度。     

绕线筒体的应力分析

本文视绕线简体为一整体厚壁简,根据弹性理论对此结构在缠绕制作及承受内压的情况下,绕线和筒体中的应力进行了计算。在缠绕制作中,钢丝以四种加载方式缠绕简体,并考虑了钢丝对简体的“外压效应”,在承受内压时应用叠加原理。文中计算结果较好地和实验相吻合,为工程设计提供必要的依据。     

钢丝缠绕黑色金属挤压筒的设计

挤压筒是大口径厚壁无缝钢管热挤压工艺中最为重要的模具,传统的多层组合挤压筒设计方法面临很大挑战。提出采用钢丝缠绕预紧挤压筒的方案,由于钢丝在高温下存在蠕变加速和应力松弛,将钢丝缠绕技术应用于挤压筒的最大问题是解决挤压筒预热与钢丝防护之间的矛盾。针对此矛盾,分析钢丝缠绕挤压筒设计中的关键问题包括预热、钢丝防护和预应力分布控制,提出高温钢锭内置预热和电加热预热两种设计方案,分别分析两种设计方案存在的问题、解决方法和优缺点。针对电加热预热挤压筒,提出新型的热致预应力方法来产生预紧力,将内衬和中衬预热至350℃以上,中衬和外衬之间设有隔热层,经隔热后外衬和钢丝层温度低于80℃,利用两者之间温度差而导致的热膨胀量差值来产生预紧力。基于此想法,设计制造内直径170 mm的挤压筒原理样件,通过温度测试和应力测试,表明所提出的电加热预热挤压筒可达到预期的预紧效果,为挤压筒的设计探讨一种新型的设计方法。     

缠绕角对钢丝增强氟塑料软管组件应力水平的影响分析

运用有限元方法建立了钢丝增强氟塑料软管组件的参数化有限元模型,并运用该模型计算分析了钢丝缠绕角对软管组件应力水平的影响,得出了内管和增强钢丝的最大应力随缠绕角的变化规律。分析发现,内管的应力水平对缠绕角的变化极其敏感,钢丝缠绕角的轻微偏离会导致内管应力水平的大幅增加,因此在生产中须严格控制增强钢丝的缠绕角。     

缠绕角组合对多层钢丝增强氟塑料软管组件应力水平的影响

运用有限元方法建立了钢丝增强氟塑料软管组件的参数化有限元模型,并应用该模型计算分析了缠绕角的不同组合对软管组件应力水平的影响,得出了各层增强钢丝的最大应力随内、外层缠绕角的变化规律,为该类软管的工艺参数优化、失效分析与预防提供了参考。     

五千吨钢带缠绕式油压机预应力机架的计算和应力测试

近年来采用高强度钢丝(钢带)预应力机架的技术发展很快,它主要应用于冷锻、冷挤、板料成型、静液挤压、粉末成型和合成金刚石等液压机上。锻压机械的大型液压机,通常设计成三梁四柱式,随着压力与吨位的不断增大,这种结构显得笨重庞大,不仅尺寸大,耗费钢材多,而且加工、制造、安装、运输困难。钢丝(钢带)缠绕预应力机架具有结构紧凑、重量轻、节省金属、刚度大、抗疲劳能力较好等特点。因此,这种机架在工程中的应用日趋广泛。预应力机架是用钢丝(或钢带)将立柱和横梁缠绕成为—个整体结构,使立柱建立预压应力,而钢带上建立预拉应力。当施加工作载荷时,立柱压应力有所     

含轴向外表面裂纹薄壁筒的预应力钢丝缠绕止裂

本文对含轴向外表面裂纹的筒体进行了预应力钢丝缠绕后的断裂分析,同时用国产气瓶做了实验验证。结果表明:缠绕钢丝不仅使筒体环向应力降低,而且还由于裂纹上方钢丝对裂纹的局部约束作用,大大提高了筒体的失效压力,甚至可达到完好筒体的失效压力。预示了一种简易适用的工程止裂方法。     

大规格薄壁衬筒的低应力压装工艺研究

对飞机起落架缓冲器铝质外筒内孔压装超长薄壁衬筒工艺难点及关键技术进行了深入研究。在分析了压装工艺实施过程及工件结构性能后,提出了一种利用材料热胀冷缩性能对衬筒深冷、筒体加热的方法,研发制造专用自动压装设备进行快速、准确定位压装的先进制造工艺,突破关键技术瓶颈,确定可靠的实施方案,获取压装参数,研制出相应的工艺装备,实现了低应力或无应力防衬筒失稳变形压装,形成了稳定、高效的产品实现工艺,也为降低起落架缓冲器铝质外筒内孔磨损或损伤,提高起落架产品寿命和良好的维修性能提供了可靠的解决方案。     

缠绕张力对环缠绕复合材料气瓶应力的影响

提出了一种等效降温法,将缠绕张力产生的预应力等效模拟为复合材料层降温产生的预应力,通过理论推导得到了缠绕预应力与复合材料层降温量之间的计算公式,基于等效降温法并利用通用有限元软件研究了缠绕张力对环缠绕复合材料气瓶应力的影响。结果表明：随着缠绕预应力的增大,环缠绕复合材料气瓶内胆工作应力减小、复合材料层工作应力增大;缠绕张力预应力较大时会抵消自紧工艺效果,气瓶工作应力和纤维应力比主要受缠绕张力影响,在进行有限元应力分析和纤维应力比计算时应考虑缠绕张力作用。     

基于有限元的大型模锻压力机钢丝缠绕动梁预应力测试

预应力检测对重型压机钢丝缠绕工艺来说至关重要。钢丝缠绕压机动梁结构复杂,缠绕时表面应力场分布无明显规律,测试难度大,目前动梁缠绕工艺的应力测试尚属空白,给工艺质量评价及工艺控制带来不便。应用有限元法对400 MN航空模锻压机动梁缠绕进行模拟,研究动梁缠绕时端面的应力场分布特征,确定动梁端面存在环形的径向、周向单向应力区,据此制定应变测量贴片方案,解决了重型压机动梁缠绕过程中预应力测试的难题。有限元计算结果与试验结果基本吻合,确保动梁缠绕工艺质量达到设计要求,也证实了这种基于有限元的应力测试方法的可行性。该方法对于其他复杂工程结构的应力测试具有借鉴意义。     

基于振动信号特征量SVM分类的配变故障识别方法

配变油箱表面的振动信号富含绕组和铁芯的各类状态信息,是绕组和铁芯工作状况的最直接体现。采用希尔伯特黄(Hilbert-Huang Transform,HHT)带通滤波提取配电变压器振动信号主成分,获得表征绕组状态的100Hz分量及表征铁芯状态的150~1000Hz分量;利用负载电流拟合法提取绕组振动信号的特征量,通过测到的已知振动信号估计指定负载下的绕组100Hz振动幅值,构成绕组振动的特征向量;利用具有良好泛化能力及鲁棒性的双谱奇异值表征铁芯振动的特征。提取实验室试验测得的绕组松动、绕组变形、铁芯松动、铁芯两点接地以及铁芯接地不良等故障振动信号的特征向量,用基于信息融合的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)实现绕组和铁芯状态的识别,结果验证了本文方法的有效性和准确性。     

多层压配组合冷挤压凹模和高压容器的优化设计

本文对多层压配冷挤压凹模和高压容器的应力和应变以及优化设计的原理进行了系统的论述。优化条件分为：（一）内圈内壁在工作内压作用下允许出现拉应力和（二）内圈内壁在工作内压作用下不出现拉应力两种情况。文章提出根据所选材料和工作内压来确定各层组合圈壁厚和过盈量的计算公式。     

家用高压清洗机开关枪压力阀的设计

针对现有高压清洗机调压卸荷阀存在的缺点,介绍了一种家用高压清洗机开关枪压力阀的工作原理,并对其结构进行设计,同时,建立了开关枪压力阀在开枪和关枪工作过程的压力变化的数学模型。通过实例推导了柱塞弹簧、阀芯弹簧的设计计算方法,得出活塞的运动规律。最后,对产品试验方案进行设计并对样机进行实验研究,证明设计理论的正确性和结构设计的合理性。     

35kV超导限流器中超导绕组骨架的设计

介绍了35 kV超导限流器中超导绕组骨架的设计思想.根据超导限流器的技术特点,超导绕组骨架为多层结构,采用每层单独制作,多层叠加的制作方法.超导线采用每层分别缠绕,多层串、并联的绕制方式.计算了从常温降到液氮温度时,超导线的收缩应力以及超导线收缩对骨架产生的应力.校核了限流器处于稳态运行及限流态时,由铁心漏磁引起的电动力.通过上述计算确认了骨架在各种工况下的稳定性.通过低温实验验证了超导骨架在低温下的稳定性.     

阶梯型铁芯卷绕机的自动控制

根据阶梯型卷绕机的动作过程,利用位移传感器检测卷绕铁芯尺寸,采集连续模拟信号输入可编程控制器,经过可编程控制器程序运算,最终输出控制信号给变频器,变频器根据接收到的信号控制电动机的运行或停止,电动机拖动机械装置有效并准确地控制卷绕芯轴转动,执行卷绕铁芯工作。     

一种采用铰杆连接的气-液增压装置

该文介绍了两种基于无杆活塞气缸的气一液复合传动增压装置，分析了其工作原理，并给出了工作原理图与工作流程图。文章对系统的输出流量与输出力进行了分析计算，给出了相应的计算公式以及曲线分布图。该装置采用了主被动活塞并联结构，能够有效地避免串联式装置的气液两相容易混合的问题，技术性能较为完善，在输出力大小一定的条件下，能够显著地减少系统的压力和体积。     

Optimum Design for Shrink-fit Multi-layer Vessels under Ultrahigh Pressure Using Different Materials

Multi-layer pressure vessels are widely used in every field of high pressure technology.For the purpose of enhancing a vessels' load bearing capacity,a beneficial process like shrink-fit is usually employed.However,few documents on optimum design for multi-layer shrink-fit vessels made of different strength materials can be found,available data are mainly on two-layer vessels.In this paper,an optimum design approach is developed for shrink-fit multi-layer vessels under ultrahigh pressure by using different materials.Maximum shear stress theory is applied as design criteria.The inner and outer radii of a multi-layer vessel,as well as the material of each layer,are assumed to be known.The optimization mathematical model is,thereby,built.Lagrange multipliers method is required to obtain the optimal design formula of wall ratio(ratio of outer to inner radii) of each layer,from which the optimum formulas of shrinkage pressure and radial interference are derived with the superposition principle employed.These formulas are applicable for the optimization design of all multi-layer vessels made of different materials,or same materials.The formulas of the limit working pressure and the contact pressure show that the optimum wall ratio of each layer and limit working pressure are only related to all selected material strength and unrelated to the position of the layer placement in the vessel.However,shrinkage pressure is related to the position of the layer placement in the vessel.Optimization design of an open ended shrink-fit three-layer vessel using different materials and comparisons proved that the optimized multi-layer vessels have outstanding characteristics of small radial interference and are easier for assembly.When the stress of each layer is distributed more evenly and appropriately,the load bearing capability and safety of vessels are enhanced.Therefore,this design is material-saving and cost-effective,and has prospect of engineering application.     

螺纹封头结构式超高压容器防止疲劳失效的措施

超高压容器在结构上存在局部不连续 ,因而引起应力集中。由于频繁的和开、停操作 ,造成工作压力和载荷的变化而引起交变循环应力 ,对于单层套螺纹封头结构的超高压容器 ,根据现有容器疲劳失效的情况 ,容器疲劳破坏的部位一般都在筒体与螺塞的螺纹联接处 ,在该截面处的峰值应力也最大。所以我们着重分析筒体在螺纹连接处的受力情况 ,通过改善容器结构来降低应力集中 ,从而提高疲劳寿命。     

极端工况下压力容器设计缺陷评定标准的分析

压力容器多工作于极端恶劣工况下,有必要开展相关标准或规范的研究工作,评定存在缺陷的压力容器。ASME规范是较早地把断裂力学用于压力容器设计和缺陷评定的文件之一。ASME第Ⅲ卷附录G和ASME第Ⅺ卷附录A提供了评定厚壁压力容器缺陷危害性的线弹性断裂力学方法。本文讨论了与分析方法有关的试验方法、缺陷表示、工况环境、应力分析及所推荐的安全系数等有关方面,简要地探讨并指出了这些参数和方法对其他材料和非核结构的适用性。