基于Workbench的自润滑关节轴承失效分析及优化设计

针对YSG507R10TL型自润滑关节轴承在径向极限静载荷性能试验中内圈出现挤压裂纹的现象,结合有限元分析方法,运用三维建模软件UG对轴承进行全参数化建模。使用Workbench对模型进行径向静载荷有限元计算,研究径向载荷对轴承各零件的影响。通过分析轴承失效原因,并以计算结果为依据,以Workbench优化设计模块为工具,对轴承进行结构优化设计。结果表明:自润滑关节轴承内圈采用圆倒角时,径向载荷产生的应力值小于斜倒角产生的应力值。     

基于有限元的关节轴承研究

关节轴承的接触特性对其运行性能具有重要影响,为了研究关节轴承的接触特性,利用有限元软件ANSYS建立了关节轴承有限元模型.分析了轴向载荷、径向载荷和轴径复合载荷下关节轴承的应力分布,并研究了导油槽对接触应力的影响.结果表明:轴向载荷、径向载荷和轴径复合载荷下的应力分布和应力集中部位不同,但各种载荷下关节轴承外圈球面边缘处都产生应力集中;轴承外圈的最大应力比轴承内圈最大应力大;合理的导油槽能够起到减小应力集中的作用.     

装配变形下谐波减速器中柔性轴承载荷分布与疲劳寿命研究

柔性轴承是谐波减速器中波发生器的关键零部件之一,对其载荷和寿命研究是谐波减速器可靠运行的关键。考虑柔性轴承装配后发生套圈显著挠性变形且与凸轮轮廓不同,假设内圈变形量未知,建立变形协调方程组对柔性轴承的载荷分布进行了研究,进而对其疲劳寿命进行了计算。利用有限元软件仿真分析了柔性轴承装配后的变形特点。结果对比表明,假设与仿真相符,载荷分布情况相符,疲劳寿命受到载荷影响。为柔性轴承的载荷分析和疲劳寿命评估提供了参考。     

核电站用大型安全屏蔽门结构设计

为了适应三代核电站技术及更先进堆型核电站的发展需要,设计了超大尺寸具有屏蔽防护、防火、抗震等复合功能的屏蔽门,并对其工作原理及其零部件结构进行了设计。考虑核电站屏蔽门所受到的多种载荷,对其螺栓、轴承、电机等关键零部件进行了校核及选型计算。     

复合地层下盾构刀盘滚刀刀具的布置与优化

盾构滚刀刀具直接与岩土接触并进行切削。在复合地层下,滚刀布置的优劣和刀具的寿命与盾构掘进性能的好坏有着直接的联系,影响着盾构的施工效率。以滚刀的布置规律为基础,结合工程实例,分析了某复合地层下影响盾构滚刀刀具布置的关键因素和盾构刀盘刀具的轨迹曲线,并对刀盘的力学性能进行了校核,最后利用遗传算法对滚刀刀具的布置进行了优化,实现了刀盘滚刀刀具布置的最优化。研究结果为复合地层下盾构刀盘刀具的合理布置提供了理论依据,同时也保证了盾构施工的安全性,对提高刀具的使用寿命具有重要的科学意义与工程价值。     

不同载荷作用下滚动轴承应力与变形分析

滚动轴承是机械传动系统中的重要零部件,对不同载荷作用下滚动轴承的应力与变形进行了分析。以6207滚动轴承为研究对象,应用Unigraphics NX软件对其进行三维建模,并进行有限元仿真,进而得到不同载荷作用下滚动体、轴承内外圈的应力和变形情况。通过分析确认,在相同载荷作用下,轴承内圈上的应力、变形大于滚动体和轴承外圈上的应力、变形。在相同载荷增量的作用下,轴承各部件的应力和变形呈现线性增大。滚动体应力、变形的大小与滚动体自身所处的位置有关。分析结论为滚动轴承失效、刚度变形、旋转精度等问题的研究提供了参考。     

偏载工况下深沟球轴承力学性能和疲劳寿命分析

考虑偏载和过盈量建立深沟球轴承力学分析模型和有限元模型,以6012深沟球轴承为研究对象,通过2种模型计算的球与内圈的接触载荷和轴承径向位移对比,验证了有限元模型的正确性,并分析了径向载荷、偏载角和过盈量对球与内圈的接触载荷和接触应力、轴承径向刚度和疲劳寿命的影响,结果表明：随径向载荷增大,球与内圈的接触载荷、接触应力和轴承径向刚度均增大,轴承疲劳寿命减小;随偏载角增大,球与内圈的接触载荷变化较小,0°方位角附近的球与内圈接触应力明显增大,其余位置增大缓慢,轴承径向刚度减小,轴承疲劳寿命先增大后减小;随过盈量增大,0°方位角附近的球与内圈的接触载荷和接触应力减小,其余位置增大,轴承径向刚度先减小后增大,轴承疲劳寿命增大。     

圆柱滚子轴承滚子打滑机理研究

为研究圆柱滚子轴承在不同工况下的滚子打滑机理,基于ABAQUS/Explicit建立滚子与滚道柔性接触的有限元分析计算模型,以显式算法为基础对轴承进行全柔性多体动力学计算分析。通过提取轴承动力学计算结果中滚子中心节点速度变化历程,获得滚子相对滚道理想纯滚动的打滑率,研究内圈转速、径向载荷和过盈配合产生的压力等因素对滚子打滑率的影响规律。结果表明:内圈转速和径向载荷对滚子打滑率影响显著;随着径向载荷的增加和内圈转速的减小,可一定程度消除滚子打滑;在相同内圈转速和径向载荷下,增加内圈与轴的过盈配合产生的压力可降低滚子打滑率。     

基于ABAQUS的局部缺陷滚子轴承动力学研究

以外圈带有局部剥落缺陷的圆柱滚子轴承为研究对象,基于ABAQUS显式求解建立有限元动力学模型。在一定径向载荷及内圈转速下,模拟了滚子滚过剥落缺陷的过程。通过该过程中系统等效应力、外滚道节点接触应力的变化规律与特点,分析了外圈剥落缺陷对圆柱滚子轴承的影响。最后根据滚子与内圈接触点位移变化规律判断了滚子在剥落缺陷中的运动状态。     

汽车轮毂轴承凸度有限元分析

用ANSYS软件对桑塔纳轿车前轮毂轴承进行有限元分析 ,确定合理的凸度形式及滚子与滚道的最佳凸度匹配关系 ,给出了滚子、内圈滚道最佳凸度控制方程。结果表明 :凸度形式及滚子与滚道的凸度匹配关系对轴承的载荷分布和承载能力有显著影响 ,最佳凸度控制方程对改进轮毂轴承凸度设计具有重要的指导意义。     

复合地层中掘进的盾构机刀盘动态驱动转矩研究

复合地层掘进扭矩载荷突变是造成盾构机掘进过程中堵转停机的直接原因,考虑盾构机刀盘驱动变频调速电机特性、转矩传递过程中齿轮啮合刚度及齿侧间隙等非线性因素,建立冗余驱动的盾构机刀盘切削系统机电耦合动力学模型;针对典型复合地层地质条件,对盾构机在上软下硬地层掘进过程中刀盘驱动转矩动态特性进行仿真分析。结果表明,在软土体积百分比为70%复合地层中,掘进扭矩载荷显著高于50%软土百分比复合地层;盾构机在由50%软土百分比地层掘进进入70%软土百分比地层过程中,刀盘驱动电机负荷瞬间增大,甚至超出其工作极限,电机无法稳定工作,容易导致堵转发生,该结果可以部分解释我国昆明上公山隧道施工中频繁出现堵转事故的原因,为盾构机复杂地质条件下顺应性设计提供指导。     

复合地层中盾构机外载荷模型研究

盾构机外载荷是盾构机设计、施工、仿真的重要依据,外载荷主要包括阻力和阻力矩.针对富水、非软粘性、两组分复合地层,根据水土压力时盾构机外载荷的影响特性建立了盾构机水土压力模型,在此基础上利用微元思想推导了盾构机外载荷模型,建立的外栽荷模型是多参数系统,可为盾构机工程应用和仿真计算提供理论依据.以某型号盾构机为研究对象,分析实际外载荷,结果表明:总阻力、总阻力矩受刀盘位置角影响较小,随地层角的变化而有较大变化.     

大直径(φ11.58 m)盾构机刀盘驱动装置用回转支承国产化的探讨

大直径盾构掘进机为用于城市地铁和过江公路隧道施工的重要机器装备,而回转支承为盾构机刀盘驱动部分的关键部件之一。到目前为止,国产盾构机用的回转支承仍依靠进口。本文通过作者对引进盾构的回转支承理论分析,实际应用与检测,总结了在本市6条隧道施工后的经验,供国内同行参考、借鉴,希望能对进一步提高盾构国产化有所裨益。     

Deformation characteristics under variable stiffness for the propelling mechanism of EPB shield machines in mixed ground

This study aims to investigate the deformation characteristics under variable stiffness for the propelling mechanism of Earth pressure balance shield machines in mixed ground. In terms of hyperstatic compatibility, a mechanical model for the driving mechanism in composite strata is first constructed. Based on the method of regarding spatial deformation difference as measuring effect on rectifying deviation in thrust system, the deforming difference trunk for the propelling mechanism is subsequently discovered in mixed face ground. Applying deformation difference trunk to the thrust mechanism of a tunneling machine in engineering applications, the characteristics of deformation in thrust mechanism that affect the thrust system correction are finally discussed. Results could provide a theoretical foundation and support for the design of a new pushing mechanism in tunneling machines.     

基于AMESim的盾构刀盘负载敏感系统仿真研究

盾构机刀盘驱动系统的核心是液压系统。针对盾构施工中不同区域的地层差异性，为使盾构刀盘液压驱动系统节能减耗，采用负载敏感泵作为主驱动液压系统的动力源，利用AMESim软件搭建系统模型，并通过某型盾构机在软土和砂土两种不同地层下负载随机变化的情况，分别模拟系统全功率运行、80%功率运行和60%功率运行下，系统效率及能耗的变化情况。结论证明，软土地层为提高系统效率，减小能耗，宜在全功率模式下运行，而砂土地层宜在60%功率模式下运行。     

带锯床锯切负载检测系统研制

针对金属带锯床对锯切高精度、高效率等方面提出的要求,设计了一种带锯床锯切负载检测系统,提出了一种基于粗糙集数据分析方法(RSDA)的专家系统智能识别策略。该系统实时采集带锯锯切振动信号,经信号处理模块提取特征值,专家系统将提取的特征值暂存于数据库,经过诊断模型的对比分析,对锯切负载进行识别。研究结果表明,该锯切负载检测系统具有识别准确率高、响应速度快等特点,其检测精度可以达到负载检测量程的1‰,可以较好地满足带锯床锯切负载在线识别的需要。     

Deviation correction strategy for the earth pressure balance shield based on shield–soil interactions

The control system presently used in shield posture rectification is based on driver experience, which is marginally reliable. The study of the related theory is flawed. Therefore, a decision-making approach for the deviation correction trajectory and posture rectification load for an earth pressure balance (EPB) shield is proposed. A calculation model of posture rectification load of an EPB shield is developed by considering the interactions among the cutter head, shield shell, and ground. The additional position change during the shield attitude correction is highlighted. The posture rectification loads and shield behaviors results can be solved by the proposed method. The influences of the stratum distribution (i.e., bedrock height in the upper-soft and lower-hard strata) on shield behaviors and posture rectification loads are analyzed. Results indicated that the increase of pitch angle in the upper-soft and lower-hard strata causes a sharp rise in vertical displacement. The bedrock height increases the magnitudes of the required posture rectification moments when h_r/D > 0.5. For a tunnel with h_r/D ≤ 0.5, the variation of h_r/D has little effect on the posture rectification moments. Finally, the posture rectifying curves based on the theoretical model are compared with the target ones based on the double circular arc interpolation method. The required results can be obtained regardless of the soil–rock compound stratum distribution. The maximum rectification moment in the rock layer is almost 12.6 times that in the soil layer. Overall, this study provides a valuable reference for moment determination and the trajectory prediction of posture rectification in compound strata.     

盾构刀盘的数值模拟

盾构法是一项复杂的技术,在隧道施工中,通过位于盾构机最前端刀盘上刀具对前方的土体进行切削来完成掘进开挖的任务,因此盾构刀盘的强度设计十分重要。利用有限元软件ANSYS建立了盾构刀盘和刀具的有限元模型进行数值模拟,模拟了在不同工况及不同设计方案下刀盘和刀具的受力状态,包括:改变刀盘钢板的厚度、改变刀盘和牛腿之间的夹角以及在刀盘上施加偏载等。通过以上情况的模拟为盾构刀盘刀具优化结构设计提供参考依据。     

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略的动力传递特性实验研究

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略是其顺应复杂地质环境中掘进时突变载荷的一种重要的手段。以盾构机机械结构和工作载荷为基础,设计变负载下冗余驱动推进系统动力传递特性研究实验台,引入分组矩阵建立冗余驱动推进机构的力传递模型,通过数值仿真与实验数据相比较验证实验台的有效性。针对盾构机中两种典型的分组策略,提出实验台相应等效分组方法,对不同载荷下冗余驱动推进系统的动力传递特性进行研究。实验结果表明,不同变载荷条件下冗余驱动推进系统采用不同的分组策略可以有效降低载荷波动,该结果为面向复杂地质条件的盾构机冗余驱动推进系统分组设计方法的建立提供了依据。     

土压平衡盾构地层适应性设计理论和方法研究

为了探讨盾构机工作参数与土体的相互关系,针对土压平衡盾构的特点在模拟试验台上进行了掘进试验。分析了盾构总推力、刀盘扭矩和土仓土压力的变化关系及其影响因素,同时还研究了刀盘开口率对刀盘扭矩的影响规律。试验结果表明：在土压平衡的情况下,刀盘扭矩和盾构总推力有良好的线性关系,并且盾构总推力随着推进距离的增加而缓慢地增加。