游梁式抽油机支架的疲劳强度分析

游梁式抽油机支架长期承受交变载荷的作用,易发生疲劳破坏。为预测抽油机支架的疲劳寿命、提高工作可靠性,以C-228D-173-74型抽油机支架为例,在SolidWorks Simulation环境下,首先进行静态有限元分析,得出最恶劣工况下支架的最大应力为65.86 MPa,具备较大的静强度安全系数;进一步进行疲劳分析表明,得出该支架在10年工作期限内不会发生疲劳破坏,但后支腿顶部的损坏因子为0.952,即将达到疲劳寿命极限,若须超期服役,应采取措施对破坏部位予以加强。     

基于多因素的风电主轴轴承疲劳寿命分析

以4.5 MW风电机组主轴固定端轴承为研究对象,基于ISO 281:2007标准和Palmgren-Miner线性损伤累积理论建立疲劳寿命理论计算模型,将其疲劳寿命计算结果与Romax仿真模型对比可知,ISO 281:2007标准修正算法及Romax仿真模型更接近实际工况。并分析了载荷、转速、润滑脂污染程度对固定端轴承疲劳寿命的影响,结果表明：轴承疲劳寿命随载荷增大快速下降,随转速增大先增大后减小,随润滑脂污染系数增大而增大。     

煤层气用抽油机横梁的仿真研究

针对在煤层气特殊工况下运转的游梁式抽油机,对其基础结构的部件横梁,进行了深入的仿真研究。首先,通过横梁的力学研究,得出了受力模型;而后利用ANSYS-workbench模块对其设计强度进行了计算,其中引入了惯性释放的分析方法,同时与理论计算结果对比,得出了相应结论;最后以应力循环次数为目标,对横梁的疲劳寿命进行预测,此方法对抽油机相关部件的疲劳寿命分析,具有重要的参考价值。     

动车组轴箱轴承基于实测载荷的寿命预测方法*

针对动车组轴箱轴承所受载荷的复杂随机性,在轴箱弹簧和转臂载荷测试技术基础上,对某型动车组动力转向架轴箱进行线路实测,获取典型线路段弹簧和转臂的载荷时间历程以及列车运行速度信息,以ISO 281：2007标准方法为基础,研究结合损伤的轴承寿命预测方法。同时也分析动车组轴箱轴承复杂的受载特性,给出将所测弹簧和转臂载荷近似转化为轴承的径向和轴向载荷的方法;计算轴箱轴承在实际运行的复杂载荷下不同可靠度的预测寿命,并与传统ISO标准方法计算结果进行对比,结果表明该预测方法相对保守,偏于安全;另外,计算低速进出库路段轴承疲劳寿命,其寿命比正常高速运行小很多,从损伤角度来看,动车组轴箱轴承低速进出库比正线高速运行的每公里损伤值更大;结合不同工况百分占比,给出轴承预测寿命,结果表明该寿命预测方法合理,可用于指导高铁轴箱轴承设计以及相关理论研究。     

载荷、温度和转速对轴承油膜厚度及寿命的影响

由于缺乏有效的试验设备及试验方法,行业内缺少针对大功率风电机组主轴轴承的测试研究,为此,研究了轴承载荷、运行温度和运行转速对轴承油膜厚度、寿命的影响。首先,利用Romax软件建立了轴承三维测试台仿真模型,并根据GL2012规范计算了主轴承175 000 h寿命,接触应力不大于1 650 MPa载荷;然后,根据计算的载荷及轴承的额定转速,研究了轴承载荷、温度及转速对轴承的接触应力、滚子油膜厚度和寿命的影响;最后,以轴承油膜厚度及轴承滚子的接触应力为目标,确定了合理的轴承测试载荷。研究结果表明：为了避免轴承滚子出现应力集中现象,轴承测试载荷须小于8 822 kN;为实现轴承测试过程中处于弹流润滑状态,轴承测试温度须小于65℃;轴承转速由10.5 r/min增加至30.6 r/min时,轴承最小油膜厚度提升188%;根据轴承175 000 h疲劳寿命测试要求,轴承测试转速为12 r/min,载荷为8 500 kN工况下,轴承等效测试为2 984 h;以上仿真分析结果可为实际轴承测试提供理论支持。     

直驱式抽油机地脚螺栓的有限元分析

基于ANSYS Workbench软件对直驱式抽油机8型机地脚螺栓进行分析研究,建立了直驱式抽油机的有限元简化模型,同时对抽油机地脚螺栓进行了理论计算,仿真数据与理论值对比基本吻合,证明了模型简化的合理性以及有限元分析的准确性。针对不同工况栽荷下抽油机地脚螺栓的受力进行了分析计算,得到不同工况载荷下地脚螺栓的应力分布云图,对工作载荷下基础不同倾斜角度时的地脚螺栓受力进行了有限元分析,得到了基础倾斜角度对地脚螺栓的应力影响规律,同时对螺栓进行疲劳分析,得到螺栓整体疲劳寿命和疲劳安全系数,通过分析可以有效的预测地脚螺栓的断裂,为该系列抽油机安全性能分析提供有力的依据,提高了该产品在市场的竞争力。     

起重机减速器疲劳强度计算方法分析

分析了起重机减速器变载荷工况下等效载荷的计算方法,推导出齿轮疲劳强度计算和轴承疲劳寿命计算时不同的使用系数计算公式,并根据寿命系数重新计算了用于齿轮疲劳强度计算时的指数值。指出了齿轮和轴承疲劳计算时载荷谱系数的不同之处。计算方法对起重机减速器设计计算具有指导性意义。     

曲柄轴净扭矩趋近直线形态的抽油机传动机构研究

普通电动机输出扭矩基本恒定,而抽油机曲柄轴净扭矩是交变载荷,两者的载荷特性无法达到"柔性"匹配,导致抽油机运行效率低下、能耗增高。利用游梁结构和导杆机构设计的游梁式六杆机构,实现了曲柄轴净扭矩曲线趋近于直线形态,提高了电动机的功率利用率,实现了抽油机节能降耗。根据设计方案,建立游梁式六杆机构运动和动力学模型,分析影响曲柄轴净扭矩曲线形态的主要因素,并以MATLAB优化工具箱为平台,对设计方案进行全参数优化设计,以实际载荷工况对游梁式六杆机构抽油机节能效果进行对比分析。     

游梁式抽油机横梁支撑轴与滚针轴承的载荷特性研究

针对游梁式抽油机的主要磨损部件横梁支撑轴,研究了横梁支撑轴与无内圈的滚针轴承在静态和动态下相互作用的受力分析和载荷分布。建立了游梁式抽油机的机构简化模型及滚针轴承与横梁支撑轴的数学、力学模型,并在游梁式抽油机的悬点受最大力的状况下,进行了载荷的计算和曲线变化分析．为研究主要承载部件横梁支撑轴的摩擦磨损和延长抽油机的寿命提供了理论依据。     

基于Romax的风机低速输入轴轴承疲劳寿命分析

以MWT100-1.0 MW型风力发电机组低速输入轴轴承为例,根据轴承在全寿命周期下的设计载荷工况,基于Romax Designer仿真分析了轴承径向游隙与润滑对风机低速输入轴轴承疲劳寿命的影响,得到当径向游隙为-10~0μm、润滑油膜参数为3.21时,风机低速输入轴轴承寿命最高,并探讨了考虑径向游隙的风机低速输入轴轴承疲劳寿命预测公式。     

2.5MW风电齿轮箱轴承疲劳寿命研究

以2.5 MW风电齿轮箱高速轴轴承为研究对象,对变载荷条件下的轴承疲劳寿命进行了预测。首先对风场实测的齿轮箱输入端离散载荷谱做进一步统计分析处理,得到了更精确的连续载荷谱;其次运用修正的Miner疲劳累积损伤理论建立了风电齿轮箱轴承的疲劳寿命计算模型;最后在对齿轮箱进行受力分析的基础上,结合蒙特卡洛抽样法对高速轴轴承疲劳寿命作了分析计算。     

微型制冷机连杆轴承温度场分析

以某高速摆动工况下应用的微型制冷机连杆轴承为研究对象,对其进行受力分析,计算轴承的接触变形、载荷分布、摩擦力矩,并基于ABAQUS建立高速摆动工况下连杆-轴承摆动系统温度场模型,分析径向载荷、摆动频率及摆动角度对轴承最高温度的影响,结果表明:随径向载荷、摆动频率、摆动角度增大,轴承最高温度增大,与摆动系统试验台验证结果...     

凸轮滚子轴承疲劳寿命及滚子接触应力计算

根据凸轮作用在圆柱滚子轴承上的径向力计算了轴承的疲劳寿命;根据凸轮与轴承接触的运动关系计算了滚子轴承的极限转速;分析计算了圆柱滚子轴承的载荷分布,并根据得出的最大滚子载荷计算了轴承的内外圈与滚子的接触应力。结果表明,滚子轴承的极限转速在许用极限转速范围内;轴承外圈的疲劳寿命与滚子的寿命在一般的使用工况下均能达到设计使用要求;滚子与内外圈的最大接触应力在所选用材料的许用应力范围之内。     

基于接触载荷等效的角接触球轴承疲劳寿命计算方法

针对滚动轴承疲劳寿命计算方法未考虑轴承元件不断变化的载荷和速度、预测精度还有待进一步提升的现实,结合轴承拟动力学分析方法、轴承元件接触载荷及速度等效计算模型,建立了基于轴承接触载荷等效的疲劳寿命计算方法。该方法可为轴承寿命预测、工程选型提供更准确的计算模型和分析工具。     

CRH3型动车组车轮的疲劳寿命分析

为了真实计算动车组车轮疲劳寿命,在分析国内外车轮相关标准的基础上,提出了利用车轮静强度分析和有限元名义应力方法的高速动车组车轮强度的分析方法.基于UIC510-5标准,确定了车轮强度分析的计算载荷工况,利用有限元静强度分析方法对CRH3型动车组车轮进行疲劳强度评价,结果表明机械载荷工况下车轮强度满足要求;最后基于线性损伤累积法则,利用有限元名义应力方法和ANSYS/WORKBENCH得出车轮的疲劳寿命预测图及安全系数图,计算结果满足疲劳寿命要求,为动车组的安全性维护提供了理论依据,对动车组的安全运行有极强的实际应用价值.     

基于周期对称模型的MW级风电机组变桨轴承连接螺栓强度计算

针对MW级风机变桨轴承连接螺栓的强度分析问题,采用周期性建模的方式建立了螺栓的有限元分析模型,并基于GL规范计算了螺栓的极限强度及疲劳强度。首先在最大预紧力工况下基于最大极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数。然后通过比较3个叶片的极限疲劳载荷得到了最大的极限疲劳载荷,在最小预紧力工况下基于该载荷得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线,构建了新的载荷谱并根据载荷-应力曲线将该载荷谱转化为应力谱,利用雨流统计和Palmgren-Miner准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数。计算结果表明,变桨轴承与轮毂连接螺栓和变桨轴承与叶片连接螺栓的极限、疲劳强度满足设计要求;该方法减少了有限元的计算量,为螺栓的强度分析提供了新的思路。     

考虑油膜润滑的轮毂轴承弯曲疲劳寿命预测与分析*

为精确分析预测某型轿车轮毂轴承的弯曲疲劳寿命,考虑轴承工作状态下游隙与油膜厚度的关系,以及温度对游隙和油膜厚度的影响,结合点接触弹流油膜厚度计算方法,精确计算其最小油膜厚度值;根据ISO提供的对Lundberg-Palmgren寿命模型修正方法,计算油膜参数和润滑剂黏度比,从而确定修正系数,建立改进的寿命模型。为了验证改进模型的正确性,使用旋转弯曲疲劳寿命试验机进行疲劳试验,试验结果在误差合理区间内,证明研究模型的可靠性。建立轮毂轴承载荷分布分析模型,讨论中心距对最大滚动体载荷的影响,研究轮毂轴承的疲劳寿命在不同纯弯矩载荷和不同车速下随中心距的变化规律。结果表明：弯矩载荷是影响疲劳寿命的主要因素,增加中心距可以延长轴承寿命;轴承润滑条件与轴承转速有关,在一定范围内,转速越高,其内部润滑越充分,使用寿命越长。     

基于QAR数据的高压涡轮叶片疲劳-蠕变寿命预测

基于发动机运行产生的快速存取记录器(Quick Access Recorder, QAR)数据，提取右发高压涡轮转速比N₂(高压涡轮实际工作转速与设计转速之比)编制涡轮叶片载荷谱。建立流热固耦合模型，结合QAR数据及热力分析确立计算所需热边界条件，采用有限元软件对流热固耦合问题进行求解，得到不同工况下高压涡轮叶片的温度、应力、应变分布。采用Manson-Coffin模型和Larson-Miller模型分别进行叶片疲劳、蠕变寿命的预测，重点分析了叶片有无冷却对于寿命的影响，最后通过线性损伤累积理论得到叶片的疲劳-蠕变寿命。结果表明，叶片考虑内冷问题后疲劳寿命有所提高、蠕变寿命显著提高，预测得到的疲劳-蠕变寿命和实际寿命相近，可用于发动机涡轮叶片剩余寿命的预测及维修计划的制定。     

随机道路载荷下轮毂轴承服役寿命预测方法研究

针对当前轴承寿命评价主要基于定值载荷工况,对于径向力、轴向力及弯矩动态耦合效应考虑较少,导致轴承实际服役寿命与理论寿命存在较大差异的问题,提出一种随机道路载荷下轮毂轴承的服役寿命预测方法.以试验场实测轮心六分力载荷数据为基础,通过联合分布计数确定多轴载荷间耦合频次关系,以确定损伤载荷作用次数;根据轴承滚子-滚道间的变形协调关系,并考虑弯矩作用下滚子角位移及滚道错位对载荷传递的影响,建立圆锥滚子轴承的外滚道-滚子-内滚道瞬时接触载荷计算模型;综合多轴载荷联合分布计数结果与接触载荷计算模型,采用Newton-Raphson迭代算法求解得到轴承周向接触载荷序列,并与Romax仿真结果对比验证结果的有效性;基于修正的L-P理论得到多轴载荷对应下的轴承当量动载荷,综合联合分布计数结果、线性损伤累积准则,完成试验场随机道路载荷下轮毂轴承寿命计算,并通过台架试验验证结果的准确性和方法的合理性.由此,可为轮毂轴承的设计选型及寿命预测提供参考依据.     

电动汽车传动系统高速斜齿轮动载荷谱研究

与传统燃油汽车相比,电动汽车传动系统构件时常运行在高频、强冲击、超长周次的动态载荷作用下,更易诱发变速器齿轮发生接触疲劳破坏。为了准确计算电动汽车高速斜齿轮实际工况下的动态载荷,获取其动态载荷谱,建立车用永磁同步电机的矢量控制模型,基于循环工况对模型进行仿真,得到驱动电机的动态转矩输出;以电机的动态转矩作为变速器驱动转矩,计算齿轮接触应力-时间历程,采用雨流计数法对应力-时间历程进行循环计数和统计分析,获取循环工况下电动汽车传动系统高速斜齿轮的疲劳载荷谱。研究结果为纯电动汽车传动系统疲劳寿命预测和可靠性分析奠定了基础。