大模数重载齿轮齿条接触强度分析

齿轮齿条啮合系统是齿轮齿条钻机的关键设备,其齿轮齿条的强度关系到整个钻机平台的作业安全。为了校核齿轮齿条强度,根据钻机实际工况,建立大模数重载齿轮齿条啮合模型,采用有限元软件分析齿轮齿条的啮合受力情况,并进行数值模拟,研究其接触应力和应变情况。根据齿轮强度校核理论对齿轮齿条进行理论计算。有限元仿真与理论分析结果表明:有限元分析模型的简化、加载的位置和大小、接触方式、约束方式以及运算简化处理等会产生一定的误差。在误差允许范围内,有限元分析结果更接近实际工况,可作为大模数重载齿轮齿条啮合的强度计算依据。研究结果对钻机齿轮齿条机构设计具有一定的指导意义。     

铸造涡轮叶片叶型优化设计研究

从满足相同设计工况和降低涡轮叶片铸造难度角度,选取更适于铸造的叶型,确定影响叶片叶型的4个几何参数,即前缘楔角Φ_1、后缘楔角Φ_2、前缘半径r_1和后缘半径r_2。推导优化目标与4个叶片几何参数之间的隐式函数关系,建立基于MATLAB的涡轮叶片叶型优化数学模型,确定了易于铸造的涡轮叶片叶型的优化设计。对优化叶片进行水力性能和结构强度数值模拟分析,结果验证了该优化方法的可行性。     

涡轮转子外圈轮缘对涡轮钻具性能的影响

为了分析涡轮转子的外圈轮缘对涡轮钻具性能的影响,基于水力驱动涡轮引鞋工具的设计,设计了有、无外圈轮缘两种不同结构的涡轮转子,从理论上初步分析了其水力性能的不同,并利用数值模拟的方法,验证了理论分析的正确性。经对比分析发现,在最高效率点处有外圈轮缘涡轮转子的转化扭矩、压降和转化效率均大于无外圈轮缘涡轮转子,并且转化扭矩增大20.1%,压降升高8.7%,转化效率提高10.4%。相关研究对实际工程具有一定的指导意义。     

齿条齿侧变形对齿条传动的影响

制造工艺或载荷等会导致齿条发生弯曲变形,影响齿轮齿条的正常传动。为此,对齿条齿侧弯曲进行几何分析,建立了齿条齿侧弯曲有限元模型,提出了一种传动重合度与齿廓干涉相结合为判断依据的弯曲检验方法。通过有限元方法与几何方法验证了弯曲齿条对齿轮齿条传动的影响。研究结果表明:当齿条沿齿侧方向弯曲时,在齿轮齿根处会发生应力集中现象,应尽量减小齿侧方向的载荷;当齿条齿侧受弯矩而弯曲时,即使齿条变形微小,也会对齿轮造成极大损伤;齿条沿齿侧方向弯曲后,齿条弯曲方向齿侧齿间距减小,重合度随之降低,应使重合度满足许用值要求;对于与弯曲方向相反的齿侧,应避免齿间距增加产生齿廓干涉;齿宽越小,齿条弯曲角度越小,齿条越长,变形量越大。建议加大长齿条齿宽,并采取分节安装等措施避免齿条弯曲长度过大。研究结果可为弯曲情况下齿条的传动研究提供理论参考。