燃气轮机拉杆转子的轮盘结合面接触模型研究

为建立更加准确的燃气轮机拉杆转子的有限元模型,对拉杆转子轮盘结合面接触的力学模型进行研究。采用弹簧单元来模拟轮盘结合面的接触,基于结合面改进接触模型,获取结合面法向接触刚度-预紧力关系拟合曲线:随着结合面法向载荷的增大,其接触刚度也在逐渐变大,但是法向载荷超过一定值后,继续增大,接触刚度的增长趋势放缓。根据拟合曲线,得到设计预紧力下对应的接触刚度值,建立了考虑轮盘接触效应的某型燃气轮机拉杆转子有限元模型。结合传统有限元模型,比较临界转速计算结果:两种模型的前2阶临界转速基本相当,相对误差都小于1%;两者的第3阶临界转速相对误差相对较大,为1.66%;改进的有限元模型更真实的反映了某型燃气轮机拉杆转子的轮盘接触状态。     

考虑系统重用和加工任务重现的制造系统布局重组规划

针对多零件族变批量的生产需求,为降低系统重新配置的代价,提出考虑系统重用和加工任务重现的制造系统布局重组规划方法。分析系统重用和加工任务重现的必要性,建立相应的测度指标,依据优先关系、唯一性、加工功能、生产节拍、最大空闲时间、车间空间等约束条件,以追加投资、重组成本、空闲时间、加工任务重现度、系统重用度等指标的线性组合为目标函数,建立面向多零件族变批量需求模式的布局重组规划模型,并给出基于遗传算法的布局重组算法。以某车间的柴油发动机缸盖加工生产线为例,验证该规划方法的正确性和有效性。结果表明:所提出的集成布局重组规划方法是以现有系统布局形态为基础,实现了重组过程的重用性和经济性,同时满足了制造系统对生产功能和生产能力的需求。     

新型汽轮发电机定子端部固定结构动力学特性研究及计算工具开发

汽轮发电机定子端部振动问题是制约发电机组长期稳定运转的主要原因,振动导致的线棒绝缘磨损甚至会导致非常严重的短路事故。该文针对300MW 60Hz新型汽轮发电机对其定子绕组端部固定结构动力学特性有限元建模方法进行研究。通过分析线棒、压板、支架、弹簧板、铁心等结构及其相互间连接方式特点,研究适用于不同类型结构部件的有限元建模方法和异构单元之间的融合方式,综合利用梁单元、壳单元和实体单元建立高精度的模态计算模型,分析300MW汽轮发电机定子绕组端部结构的动力特性;通过不同温度下的模态试验,验证建模方法的可行性和模型的有效性;在此基础上开发出具有自主知识产权的不基于坐标参数的定子线圈有限元自动建模程序,以及具有工程实用价值的图形化定子端部模态计算工具;研究结果表明该文所建模型具有较少的计算规模和较高的计算精度,可为后续产品的优化设计以及未来新产品的开发提供具有工程实用价值的数据和工具支撑。     

超大型船用曲轴红套工艺过程仿真及人机工程评估

超大型船用曲轴是超大型低速船用柴油机最主要的关键零部件,其红套工艺过程尤为复杂。以超大型曲轴7G80MEC为例,利用仿真技术对红套工艺过程中的路径规划、辅助工装与人员配备进行优化,解决人-机-环境系统混合场景的协同作业问题;通过不同参数下虚拟人员工作姿态分析,对其工作环境与工作效率加以改善;建立红套工艺涉及的人机工程评价体系,构建ANP层次结构模型,运用模糊ANP对其评估,以验证红套工艺过程人机工程优化方案的合理性。     

兆瓦级风力发电机组变桨机构建模和仿真

针对兆瓦级风力发电机组的变桨系统,在SolidWorks和Adams中建立变桨系统的机械系统模型,并在Matlab中建立控制系统模型,通过Adams／Control接口将二者连接起来,实现风力驱动下的变桨运动在软件系统环境下的交互仿真,通过对变桨过程研究,为大型风力机及其控制系统的研制开发与国产化提供指导。     

考虑激振频率的可倾瓦推力轴承动特性理论与试验研究

为了研究激振频率对可倾瓦推力轴承动特性的影响,提出考虑激振频率的动特性建模方法和试验方法。依据可倾瓦轴承刚度和阻尼定义,将激振频率引入可倾瓦推力轴承动特性计算过程,通过建立轴向扰动下的膜厚方程、雷诺方程及瓦块运动方程,推导出包含激振频率的可倾瓦推力轴承动特性数学模型,计算分析刚度和阻尼随扰动频率(激振频率与主轴转频的比值)、转速及载荷的变化规律;采用脉冲激振法在可倾瓦推力轴承试验台进行动特性试验,得到不同激振频率、转速及载荷条件下刚度、阻尼的试验结果,并和相应的理论计算值进行对比分析。结果表明：当扰动频率较小时,可倾瓦推力轴承刚度随其增加而逐步增大,阻尼随其增加而逐步减小;当扰动频率增加到一定程度后,其刚度和阻尼逐步趋于稳定。此外,转速和载荷对其刚度和阻尼随扰动频率的变化幅度基本无影响。     

高速动平衡机摆架振动特性分析与改进

高速动平衡机摆架的动力学特性直接影响到动平衡试验的准确性.为了改善动平衡机摆架的动力学特性,分析了动主刚度杆对平衡机摆架动刚度的影响.首先,使用有限元分析软件ANSYS建立高速动平衡机摆架模型,对其进行模态分析,得到动平衡机摆架的各阶频率和振型,除去对动平衡机摆架工作无影响的固有振型.对不同结构的摆架进行模态分析,比较计算结构,除去对动平衡机摆架固有频率没影响的结构.其次,在简化模型的基础上,提出摆架主刚度杆的5种改进方法.分别对各种改进之后的摆架进行谐响应分析,得到动刚度与频率关系曲线.结果表明,适当改变主刚度杆的结构尺寸或材料特性,都会改变摆架的动刚度.因此,在设计的过程中,可以通过适当改变主刚度杆的结构尺寸和材料特性来满足动平衡机摆架的设计要求.此方法具有较好的工程实际价值,为工程应用提供分析方法和改进参考.     

一种QD250/50/10t-25.5型桥式起重机有限元分析

应用有限元法及ANSYS软件,对小车满载和小车空载条件下的多种工况分析了QD250/50/10t-25.5型桥式起重机主梁变形及应力分布状态,通过对仿真结果和实测结果进行比较,校核了该型号主梁的强度、刚度情况,得出箱型主梁结构强度的影响因素,进而改进了主梁焊接的工艺方法,提高了产品质量,对今后桥式起重机主梁结构设计与制造提供了有益参考。     

基于自适应遗传算法的大型关重件车间布局优化

针对大型关重件生产车间的多行布局问题,建立了同时考虑物流费用与物流时间的多目标优化数学模型,运用了一种改进的自适应遗传算法,其交叉概率和变异概率可随群体的适应度自动改变,使算法避免陷入局部最优;加入精英保留策略,使每代中的最优个体都能够得到保留,避免交叉和变异操作遗失全局最优解。最后结合某船用曲轴车间实例,分别运用该算法和标准遗传算法对车间布局模型进行计算,通过数据和性能分析表明该算法有效的解决了遗传算法易陷入早熟及收敛速度慢的问题;优化后的车间物流费用及物流时间减少约35%,证明该方法在车间布局中的可行性和有效性。     

面向绿色制造的半组合式船用曲轴结构件生产车间多目标调度优化

针对半组合式船用曲轴结构件规格多、批量小、体积质量大、加工精度高、生产能耗大、交货期要求严等特点,以最大完工时间最小、机器加工能耗最小、桥式起重机运输能耗最小为优化目标,研究了该类型曲轴结构件生产车间的绿色调度优化方法.将结构件制造过程细化为准备、装夹、加工、卸夹4个工艺流程,建立了集成桥式起重运输设备与机器加工设备的双资源约束、多目标优化调度数学模型;基于快速非支配排序遗传算法,提出了融合运输信息与机器信息的五段式编码,通过在算法流程中融入两种启发式选择策略对每次迭代结果进行二次优化,从而改进整个制造流程;最后,将所提模型与算法应用于上海某船用曲轴公司结构件生产车间,并与不考虑运输状态的单资源机器约束数学模型优化结果进行了对比分析,验证了所提模型与算法的有效性.