基于球贝塞尔函数的钢球冷却过程中的温度分析

在钢球的热处理过程中,钢球冷却过程的控制是一项重要的内容,直接影响着钢球的热处理质量。推导了钢球的热传导方程,采用球贝塞尔函数给出了钢球热传导方程的解答,并对半径为150mm,初始温度为900℃的钢球的冷却过程进行分析,给出了钢球表面和中心部位的温度变化情况,分析了不同时刻钢球的温度分布,给出了钢球冷却到环境温度所需的时间,并对钢球温度分布级数解答的收敛性及计算误差进行分析,对钢球的热处理有一定的指导意义。     

深沟球轴承钢球温度变形对最大接触应力的影响

根据热传导原理得出深沟球轴承钢球瞬态温度分布,利用热弹性理论得出钢球瞬态应力、应变及位移的解析解,计算了钢球热变形产生的等效温度载荷,用赫兹接触理论计算了钢球和轴承内外圈之间的最大接触应力。滚动轴承钢球温度随着时间增加趋于稳定,钢球外表面比中心温度升高快。轴承钢球径向和切向应力在温升开始时刻和球心附近变化剧烈,随着时间的增加趋于0。轴承钢球径向位移在温升开始时刻和球心附近变化剧烈,钢球各点的径向位移和半径呈线性关系。采用拟合公式计算不同工作温度下深沟球轴承内外圈最大接触应力误差小于3.98%。接触应力拟合公式为深沟球轴承的合理设计和选用提供依据。     

微纳牛级力检测的球膜敏感元件力学分析

为了实现工业技术领域的微纳牛级力大小的精确测量,以厚度约700nm、直径50mm左右的球形薄膜为敏感元件,将微纳牛级待测微粒置于球膜上,根据球膜变形量得出被测微粒的重力大小;利用ANSYS建立球形薄膜的力学模型,根据正交试验法设计试验工况,对球膜进行多种工况的受力分析;采用奇异值分解的最小二乘拟合算法处理试验数据,得出变形量、球膜参数以及微粒子重力之间的拟合公式;将拟合公式计算出的变形量理论值与对应试验值进行比较,结果表明:载荷在2～10μN范围内,检测误差不超过1%。     

超声点聚焦探头在球体中的声束发散与聚焦

探究了点聚焦探头焦点相对于球体在不同位置时的声束传播路径,讨论了进入工件内部的超声波束的聚焦与发散情况;分析计算出点聚焦探头在球体内实际焦距的表达公式,得到实际焦距与水层厚度等参数之间的关系;利用有限元分析软件建立点聚焦探头在球体内焦距变化的瞬态仿真模型,仿真结果与理论公式计算得到的结果基本一致;最后,通过实际焦距表达式确定了检测不同半径钢球的点聚焦探头的选型和水层厚度,实验现象验证了结果的可靠性。     

基于RGB-D相机的球体三维重建及定位方法研究

针对单个和多个球体识别和定位问题,采用一种利用RGB-D相机进行三维重建的方法,对RGB-D相机的标定、深度图像和彩色图像的配准、彩色三维点云的生成等进行了研究。提出了一种阈值分割结合随机采样一致性算法的定位方法,利用色彩阈值分割和深度阈值分割方法实现了背景分割,得到了整体的球体区域的点云数据;利用欧几里得点云分割方法将整体的球体区域分割成了独立的球体点云,并辅以基于曲面法线的阈值分割方法分离相接触球体的点云;采用随机采样一致性算法分别计算出了每个球体的参数,得到了球体的球心坐标、半径以及深度信息。研究结果表明:在不同光照条件下该方法具有较好的实时性和定位精度,在0.5 m～1.5 m的深度范围内,半径30 mm球体的半径平均测量误差为4 mm,球心坐标在x,y,z方向的平均偏差为1.3 mm、2.6 mm、1.4 mm,单帧图像处理平均时间约为1 s。     

便携式球度测量仪及其误差分析

一、概述测量球面半径的方法有各式各样,有的利用测量机的机构(球径仪),有的是用便携式仪器,有的则用为特定需要而定做的测量装置。主要的测量方法可分成以下几类:1.光干涉法利用被测表面与一个已知半径的透明标准球体(半径尽可能接近被测球     

球罐的球壳与支柱相贯线的计算求法

球罐的球壳重量和盛装的物料重量全部是靠支柱来支撑,球壳与支柱是球体与圆柱体相贯,该相贯线在制造时求解是否准确,对后面的安装影响很大。球壳与支柱的相贯线在制造厂通常都是用放样法求得,现介绍一种用公式计算求相贯线的方法,供大家参考。     

基于偏心式变曲率沟槽的高精度球体加工理论与试验研究

提出基于偏心式变曲率沟槽的高精度球体批量加工方法,加工过程中球体运动状态随磨盘沟槽曲率半径的变化而变化,送料机构将球体从磨盘外沿的出料口依序送至磨盘中心的入料口进行循环加工。基于纯滚动运动假设,建立单颗球体几何运动学模型,通过旋转坐标变换计算并仿真球面加工轨迹。在自主研发的偏心式变曲率沟槽加工系统上进行加工试验,对球体运动的宏观验证试验结果与仿真结果一致,证明了所建的运动学模型的有效性。在加工试验研磨阶段球体的批直径变动量、球度偏差及表面粗糙度偏差均得到明显改善并逐渐收敛,抛光阶段后得到单颗球体最好的球度值为0.114mm,表面粗糙度Ra为9 nm。     

圆锥滚子球基面与挡边匹配下的接触分析

目前对最优圆锥滚子球基面半径的探讨,以固定内圈挡边倾角为前提,忽视了接触点位置的限制。正确的做法应是以固定接触点位置为前提,圆锥滚子球基面半径与挡边倾角相匹配情况下进行分析。基于此,以圆锥滚子轴承30310X2B为例,分别设置前提条件接触位置在1/3和1/2时,滚子球基面半径R取0.95ρ和0.85ρ,并计算出匹配的挡边倾角值。以ANSYS workbench对四种情况进行应力分析,探讨了不同接触位置下不同球基面半径的接触情况。     

连续球压痕测定常用叶轮材料力学性能的研究

分析了连续球压痕法测试材料力学性能的原理,并以不同状态的压缩机叶轮常用钢材FV520B和KMN为对象,采用连续球压痕试验与常规拉伸试验相结合的方法,测定了材料抗拉强度和屈服强度等力学性能。总结出了连续球压痕测量FV520B和KMN屈服强度的拟合方程。论证了连续球压痕试验测定再制造修复后叶轮力学性能的可行性。     

热管滚珠丝杠热性能仿真和实验

针对传统液冷散热滚珠丝杠存在的丝杠表面温度梯度及温度波动性较大、达到热平衡时间较长等问题，设计了内置热管的新型滚珠丝杠。选择热管丝杠充液介质并计算其结构尺寸参数；为验证热管丝杠热性能，提出了含管壁层、冷凝回流层、蒸气腔层的热管丝杠分层等效模型并对其进行仿真；分析螺母位于不同位置时丝杠表面的温度分布，并与传统液冷丝杠散热性能进行对比分析；采用沸腾排气法制备热管丝杠，搭建实验台，测试热管丝杠表面温度并与仿真结果进行对比。研究结果表明，相对传统的液冷散热丝杠，热管丝杠表面具有较小的温度梯度，温度均匀性良好，且达到热平衡的时间短，仿真与实验结果一致，验证了仿真方法的有效性。     

Features of small oscillations of pendulum on elastic surface with hysteresis friction

Small free oscillations of the physical pendulum supported by two balls lying on an elastically deformable surface have been studied theoretically for the case when the ball displacements are considerably smaller than the contact spot radius. The differential equation of oscillations is derived with account for the surface deformation and the deformation component of the friction force. The deformation component of rolling friction is shown to be a particular case of internal hysteresis friction. The coefficient of elastic rigidity of the support surface and the hysteresis constant are introduced. Formulas for calculating the oscillation amplitude as a function of the time and the oscillation period as a function of the amplitude are derived.     

球体滚压参数对表面质量的影响

论述了滚压参数对球体滚压后零件表面粗糙度及表面硬度的影响 ,提出了合理的滚压参数 ,并对滚压条件作了全面分析     

中空滚珠丝杠副热动态特性分析

以传热学理论为基础,研究滚珠丝杠进给系统主要热源分布及热传导计算,分析中空滚珠丝杠副的热态特性及达到热稳定状态后进给系统的温度场。探讨了多热源作用下滚珠丝杠的一维温度响应,给出了滚珠丝杠系统的热传导方程。通过实验验证了理论结果的正确性,根据滚珠丝杠系统各主要部件的升温曲线对比,获得滚珠丝杠系统的温度场变化规律,并在此基础上分析了滚珠丝杠的热变形,确定滚珠丝杠的热伸长量,从而为滚珠丝杠的优化设计提供了参考。     

硬车削滚动轴承套圈的试验研究

针对滚动轴承套圈硬车削加工过程中表面质量存在的问题,对硬车削过程中切削用量和刀具参数对表面粗糙度的影响进行了研究,采用CBN刀具进行了6205滚动轴承套圈的硬车削加工试验,将进给量、切削速度、切削深度和刀尖圆弧半径作为试验因子,通过正交试验分析了它们对零件加工后表面粗糙度的影响规律,并归纳出了该试验范围内的最佳切削用量和刀具参数组合。研究结果表明,进给量对表面粗糙度的影响最大,刀尖圆弧半径对表面粗糙度的影响次之,切削速度对表面粗糙度的有一定影响,切削深度对表面粗糙度的影响非常小。     

Improvement of surface conditions of 36 Cr Ni Mo 6 steel by ball burnishing process

Ball burnishing, a mechanical surface treatment, is becoming more popular as a finishing process. As results ball burnishing is noticed as a very simple way of surface mirror finishing and surface work-hardening. Applying the optimal input parameters, a pre-machined surface roughness Ra about of 3.01 μm can be finished to approximately 0.30 μm, whereas an initial hardness HRA about 66.35 can be increased to 71.33. A metallographic observation and some measurement of micro-hardness show that the depth of penetration strengthened by plastic surface deformation (PSD) reaches 100 μm. Results analysis show that burnishing force, burnishing ball radius and number of ball burnishing tool passes have the most significant effects on both surface responses (Ra and HRA). For the generating of high surface qualities and strengthening superficial layers, an alternative to chip-forming process and heat treatments can be given by ball PSD process.     

端面泵浦固体激光棒内温度分布的研究

在分析了端面泵浦、周边冷却的固体激光棒内生热及致冷机制的基础上,将轴对称系统内的热传导问题简化为仅考虑径向热流的一维方程,并推导出“大礼帽”型光束泵浦及高斯光束泵浦两种情况下激光棒内温度分布的表达式。结果表明,在同样的光束尺寸下,利用高斯光束泵浦将导致棒内更加剧烈和更加不均匀的温度变化。文中对讨论进行了无因次处理,以使所获得的结论能够适用于不同的激光材料。     

Discussion on Temperature Profile in End-pumped Laser Rods

在分析了端面泵浦、周边冷却的固体激光棒内生热及致冷机制的基础上，将轴对称系统内的热传导问题简化为仅考虑径向热流的一维方程，并推导出“大礼帽”型光束泵浦及高斯光束泵浦两种情况下激光棒内温度分布的表达式。结果表明，在同样的光束尺寸下，利用高斯光束泵浦将导致棒内更加剧烈和更加不均匀的温度变化。文中对讨论进行了无因次处理，以使所获得的结论能够适用于不同的激光材料。     

球头铣刀余摆线加工表面形貌的建模与仿真研究

余摆线铣削因切削力小、表面质量和生产率高,而广泛应用于高速加工中。球头铣刀因适应性好,且姿态可灵活调整,而成为多轴加工复杂表面的常用刀具。然而,球头铣刀齿形复杂,余摆线铣削的运动轨迹方向不断变化,工件的材料去除和表面形貌的创成过程异常复杂,传统方法建模困难。提出一种球头铣刀余摆线加工表面形貌的数值仿真方法,根据齐次坐标矩阵变换原理建立刀齿的运动轨迹方程,通过改进Z-MAP算法完成了加工表面形貌的仿真。该算法通过建立刀齿微元的随动矩形包围圈和瞬时扫掠四边形,使用角度累加法快速地获取刀齿微元在单位时间步长内扫掠到的工件网格点,根据多元函数的泰勒公式,用线性插值的方法求出该网格点的高度坐标。仿真结果表明球头铣刀余摆线铣削的表面形貌整体上优于普通直线铣削。试验结果表明,在垂直和倾斜加工条件下,球头铣刀余摆线铣削获得的表面形貌与仿真结果具有较高的一致性,说明所提出的方法可以预测球头铣刀余摆线的加工表面形貌。     

An experimental study on fouling over a single tube

An experimental study to investigate the fouling phenomena over a single tube is carried out in the hot wind tunnel. The temperature of gas and cooling air, and the temperature in the fouling probe are measured as a function of time, probe position, gas temperature, particle feeding rate, cooling air flow rate, etc., giving the local and average heat transfer rate and fouling factor. The amount of foulant adhered to the probe has different values at the different positions on the probe surface, giving different heat transfer rate and fouling factors as a function of position on the probe surface. The fouling factor increases with the flow rate of cooling air and foulant feeding rate. The local fouling factor increases with the gas temperature but the average fouling factor does not depend much on the gas temperature above 700°C.