液压支架双伸缩立柱初撑过程仿真研究

针对双伸缩液压支架立柱初撑力不足的问题,以某厂生产的φ500 mm双伸缩立柱为研究对象,采用有限单元法,对立柱的初撑过程进行了仿真分析,得出了缸筒腔内压强的变化规律。分析结果表明,立柱在进行主动初撑时,先升中缸再升活柱的升柱顺序是造成其初撑力达不到额定初撑力的根本原因,导向套承担了大部分来自底缸的力,并且在底缸进液口附近存在应力集中现象。根据分析结论,进一步探究了底缸进液口处的应力集中对立柱加载的影响,提出了改进措施,为双伸缩立柱的安全设计提供了参考。     

超起拉索非保向力作用下伸缩臂几何非线性分析

为获得超起拉索非保向力作用下伸缩臂结构几何非线性变形的理论解,将具有超起装置的伸缩臂受力模型等效为弹性支撑条件下的多级伸缩臂模型.基于小变形理论建立空间对称双拉索多级伸缩臂的静力平衡方程,推导计及轴力二阶效应的多级伸缩臂结构臂端挠度的递推表达式.以具有超起装置的伸缩臂结构为例,分析其在轴力、侧向力和弯矩作用下的几何非线性变形,获得任意多级伸缩臂臂端挠度,并与ANSYS仿真结果对比,给出不同弹性支撑刚度的伸缩臂几何非线性变形.分析结果表明:推导的任意多级伸缩臂挠度递推表达式是正确的和合理的,能有效地满足工程实际应用.     

起重机吊臂的几个计算问题

起重机吊臂通常制成变截面的形式,由于起升绳和变幅绳拉力的影响使轴向压力的方向在吊臂旁弯过程中发生变化,因而使吊臂计算比普通压弯构件复杂。本文对吊臂计算很关重要的弯矩和挠度放大系数,考虑压力方向变化和变截面影响的长度系数,计算吊臂挠度时用的变截面折算惯性矩以及伸缩臂的局部弯曲等     

起重机箱形伸缩臂整体稳定性分析

起重机伸缩臂由多节可轴向相对滑动的变截面箱形臂套接组成.箱形伸缩臂承受全部弯矩,而轴向力是通过搭接处的摩擦力与内置油缸共同承受,其力学模型不等同于变截面阶梯柱模型和完全由油缸承受轴力的变截面箱形臂模型.如何准确计入油缸支撑作用及搭接摩擦力的影响,对起重机箱形伸缩臂稳定性分析计算具有十分重要的意义.从挠度微分平衡方程出发,给出起重机箱形伸缩臂三种计算模型的欧拉临界力的分析推导,并着重讨论考虑油缸支撑和伸缩吊臂间搭接摩擦力协同作用的变截面箱形伸缩臂计算模型.分析结果表明,考虑油缸支撑和箱形吊臂间搭接摩擦力协同作用时吊臂的失稳临界力介于完全由油缸承受轴力的变截面箱形臂模型与变截面阶梯柱模型的失稳临界力之间.     

一种n阶变截面压杆稳定性计算方法的研究

针对n阶变截面压杆稳定性问题,基于一般的压杆稳定性挠曲线方程建立了n阶变截面压杆的微分方程组,结合相邻阶的边界条件,求解方程组获取递推关系式,即关于临界载荷的方程,应用Newton迭代法对方程进行迭代求解。以1200t全地面起重机伸缩臂为例,分别采用Newton迭代法、弦截法及有限元法计算了伸缩臂的临界载荷,对比分析结果证明了所推导出的临界载荷关系式的合理性及Newton迭代法的高效性。     

超磁致伸缩泵悬臂梁阀流固耦合特性分析

提出了一种采用悬臂梁式吸排油阀的超磁致伸缩液压泵结构,针对泵用悬臂梁阀工作时的流固耦合特性,基于单自由度振动理论与流固耦合作用下阀片振动参数等效计算原则,对超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀进行了线性化数学建模,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真研究。为研究其非线性特性,基于流固耦合力学原理,建立了超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀流固耦合数值模型,并利用Comsol-CFD对其工作特性进行了数值求解。然后依据求解结果进行了深入分析,得到了阀片主要参数对泵性能的影响规律,为超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀的主要结构参数的设计与优化提供相关依据。最后,通过不同厚度悬臂梁阀片在流固耦合作用下开启位移的线性理论结果与非线性数值结果的对比完成了模型验证,实验测试了超磁致伸缩泵的流量特性与阻断压力特性,得到了该泵峰值驱动频率为300Hz左右。     

基于多物理效应的双伸缩立柱动态特性建模仿真

为充分反映实际物理过程,基于动态接触理论和管道分布参数模型,考虑结构刚度、液容、液感等因素,建立了双伸缩立柱的数学和液压仿真模型。模型解算结果表明,在冲击载荷作用下,立柱动态主要由液体容性决定,引起很高的冲击压力;液感效应则会导致冲击瞬间立柱内液体两端出现相位差和压差,并附加高频压力波;缸体结构刚度则引起表观模量的降低。所建模型能够较好地体现立柱的稳态和动态特性,进而与阀类模型开展联合仿真,为高性能立柱控制阀的设计、优化提供支持。     

两端简支输液管道流固耦合振动分析

根据Hamilton原理推导出流固耦合自由振动变分方程，采用直接解法求解自由振动的固有频率、临界流速和临界压力的解析解表达式。讨论了流速、压力和简支长度的变化对管道固有频率的影响，分析了简支长度和压力的变化对临界流速的影响。     

海流发电装置轴向力分析及液压平衡装置设计

针对水平轴螺旋桨式海流能发电装置正常工作时轴向力很大的问题,运用流体力学理论、叶元动量理论及流固耦合模拟的方法,对叶片受力进行分段求解再叠加计算出轴向力。计算的轴向力与数值模拟仿真结果较好地吻合。理论分析和仿真计算表明水流流速的变化及流固耦合使轴向力呈随机非线性变化。根据轴向力规律性变化的特点,设计一种新型的液控式轴向力自动平衡装置,在Bladed和AMESim软件中建立系统联合仿真模型并进行研究,结果表明该液控平衡装置可以较好地抵消水流引起的轴向力波动,从而可以保护轴承结构。     

起重机n阶伸缩臂架稳定性的递推公式及数值解法

基于纵横弯曲理论建立了n阶伸缩臂阶梯柱的微分方程组,并利用数学归纳法推导出n阶阶梯柱压杆稳定性的递推公式。针对递推公式中的超越方程,结合结构受力特征,列写补充方程,使用Levenberg-Marquardt数值最优化算法求解了具有n个未知数的超越方程组。利用此算法求解出的长度系数与GB/T3811—2008中的结果和ANSYS 17.0结果进行对比,结果表明,此算法的精度优于其他算法的精度,并且长度系数具有一定的非线性,因此在实用过程中,小范围内的线性插值是可行的。对于大截面的阶梯柱,使用线性插值计算,临界力的误差较大。     

起重机械立柱的局部屈曲失效分析与模型试验

局部屈曲失效是起重机械立柱结构失效的一种形式,对立柱结构的稳定性和安全性有着重要影响。针对起重机械立柱结构,基于薄板小挠度屈曲理论,对立柱薄板进行了局部屈曲失效分析,推导出均匀受压四边简支薄板的理想弹塑性屈曲载荷临界力和临界应力公式;利用ANSYS有限元分析软件,对立柱结构的薄板屈曲现象进行仿真,并且结合模型试验对失效现象进行了实物验证和对比分析。研究结论可作为起重机械立柱结构设计和安全校核的技术参考。     

压力校直过程的理论模型研究及其实验验证

校直行程的精确计算是全自动校直机的关键技术。文中以矩形截面零件为研究对象,并假定为理想弹塑性材料,依据弹塑性力学理论,通过推导载荷、弯矩、挠度和弹性区长度间的关系,建立压力校直过程的载荷-挠度数学模型。实例计算表明,理论计算结果和有限元计算结果吻合良好。实验结果也证实理论计算具有足够的精确性。该模型有助于全自动校直机的研制。     

复杂载荷下传动轴强度与刚度的程序化求解

用传统方法求解有复杂载荷作用的传动轴的强度与刚度,需要十分繁重的计算工作量。利用奇异函数描述轴的弯矩方程、扭矩方程和抗弯截面模量方程,推出在任何载荷作用下传动轴所受应力、转角和挠度的通用方程式,采用一维优化方法,借助计算机技术求解传动轴在复杂载荷作用下的强度与刚度,突破了传统求解方法,便于计算机编程处理,适应范围广,对受不同载荷以及含有不同几何形状的阶梯轴具有通用性,且可提高机械工程设计效率,具有较高的工程实用价值。     

辊式矫直系统钢筋压下挠度计算方法研究

辊式钢筋矫直过程中压弯挠度工程计算方法的研究可以有效提高钢筋矫直精度。针对一个典型矫直单元,运用弹塑性理论,通过建立适当的数学模型,对任意弯曲状态的钢筋在矫直过程中的应力及应变进行分析,基于MATLAB和弹塑性力学分析方法,通过多项式曲线拟合,揭示了反弯曲率比、弯矩和挠度之间的数学关系,推导出显函数关系式,利用残余曲率比,经过简单的数学计算就可以计算出反弯挠度,便于参数化计算,为辊式矫直压下量的工程计算奠定了理论基础。     

含裂纹的齿轮耦合转子系统非线性动力学特性分析

在考虑滑动轴承的非线性轴承油膜力以及齿轮齿侧间隙影响的情况下,综合了转轴裂纹以及齿轮质量偏心等常见故障,建立了齿轮耦合转子系统的振动模型并推导了系统的无量纲运动方程.利用数值积分对方程进行了求解,并分析了齿侧间隙以及转轴横向裂纹对齿轮耦合转子系统非线性动力学特性的影响.     

具有横向裂纹转轴耦合刚度的数值模拟和实验研究

采用有限元和实验分析研究轴向、剪切、弯曲及扭转载荷耦合作用下,含裂纹转轴刚度随各种影响因素的变化规律.采用Dimarogonas法推导6×6维裂纹转轴有限元刚度矩阵.确定网格划分方案,同时考虑d/l、a/R以及加载点与裂纹的位置关系.模拟计算结果表明,随着裂纹深度的增大,ξ向无量纲刚度的变化最快;裂纹深度在3 mm～4 mm时,ξ向、η向的弯曲无量纲刚度差有峰值.随着裂纹细长比的增大,弯曲和轴向的耦合刚度降低.随着裂纹深度比增大,弯曲和轴向的耦合刚度增大.结果与实验结果比较表明,文中方法是正确有效的,且接近实验结果.     

基于气穴模型的动压轴承动态油膜刚度计算方法

针对雷诺方程很难准确反映动压轴承高速转动过程中引起的周向惯性效应、动态挤压效应等的影响,进而导致油膜动态刚度计算精度难以满足高精度轴承设计的现状,提出用ADINA软件先求解瞬态油膜压力分布和瞬态油膜力,得到轴心轨迹,然后结合差分计算模型计算油膜动态刚度的方法。该计算方法基于流固耦合和气穴模型,定义油膜和轴的流固耦合时,采用任意的拉格朗日-欧拉(ALE)算法有效避免了油膜网格畸变的问题,再现轴心动态平衡过程和三维流场压力分布的动态发展过程,得到瞬态过程中的动态油膜力和动态油膜刚度。试验结果和基于流固耦合和气穴模型的计算结果对比分析发现两者基本吻合,说明该基于流固耦合和气穴模型的数值仿真计算方法是可行和有效的。     

管路体积模量对液压支架立柱缸动态特性的影响

大采高液压支架的供液管路的工作压力为23~32.5 MPa,通流直径为38~60 mm,管路长度约1000~1500 m,管路体积模量使供液管路具有压力明显、流量响应滞后现象,导致液压支架系统速度、位移动态响应差。以液压支架大通径高压供液管路为试验对象,当压力为5~25 MPa时,管路体积模量值1300 MPa,依据公式得到胶管体积模量约为恒定值2700 MPa,与乳化液体积模量接近。建立了AMESim管路模型和液压支架系统模型。仿真结果表明,供液管路体积模量越小,立柱位移、速度和压力响应越慢;当管路体积模量为1300 MPa时,立柱位移、速度和压力响应时间分别为0.1 s, 0.2 s, 0.05 s,立柱缸响应滞后较明显。     

曲柄摇杆机构综合的解析法

本文根据曲柄摇杆机构的两个极限位置时的几何关系,建立了各构件长度尺寸的参数表达式;推导出了最小传动角γ_(min)与摇杆摆角φ、极位夹角θ间的简单的函数关系式;最后用求极值的方法,导出按γ_(min)最大综合机构的解析关系式。     

卧式液压缸挠曲特性研究

为了研究卧式液压缸挠曲特性,提出了一种卧式液压缸挠度计算方法和改进液压缸挠曲形态的优化方案.基于阶梯杆模型,考虑活塞杆吊耳与液压缸缸体铰支点轴承摩擦,活塞杆与导套、活塞与液压缸内壁的配合间隙,液压缸截面特性及缸尾弹簧支撑,建立了卧式液压缸的挠曲力学模型.将轴向载荷对挠度的影响转换为轴向载荷影响系数,提出了计算卧式液压缸挠度的二截面受压杆法.以三峡新通道船闸人字闸门液压启闭机液压缸比例物理模型为实例,进行了有限元仿真与试验,验证了二截面受压杆法.结果 表明:二截面受压杆法相比试验均方根误差小于0.616 mm;由于两铰点处轴承摩擦的影响,液压缸挠度减小2.8％～9.7％;增设弹簧支撑后,液压缸挠曲形态明显改善,缸尾挠度减小36.1％～61.2％、活塞杆挠度减小41.2％～61.3％.在额定载荷内,自重挠度占比不低于70％,自重是影响液压缸挠度的主要因素.