调距桨桨毂结构分析及叶根螺栓联接件强度改进

舰船调距桨浆毂为一曲柄—滑块机构,桨毂油缸内活塞的直线运动通过导架,滑槽内的滑块带动曲柄盘旋转,曲柄盘与浆叶叶根法兰用螺栓联接,从而使桨叶转动以达到调节桨叶螺距的目的。桨毂既是推进功率的承载部件,又是调距的最终执行机构,因此成为调距桨装置的重要设计部件。本文对舰船调距浆桨毂结构在非工作状态,以及工作在匀速转动,承受桨叶推力、扭力、水动力扭矩、螺栓预紧力的设计工况进行有限元分析。考虑桨毂部件的几何结构以及零件之间的装配接触关系,编制APDL参数化设计程序,采用软件ANSYS11．0对桨毂部件整体及零件进行有限元分析,研究了桨毂中各零件相互作用下的应力大小及分布,并对叶根螺栓联接件的强度失效进行了局部区域的结构改进设计。     

主动后缘襟翼对旋翼桨毂振动载荷控制的机理与风洞试验

结合较高精度和可靠性的旋翼刚柔耦合动力学模型和旋翼自由尾迹空气动力学模型，建立包含主动控制后缘襟翼(Active control trailing edge flap,ACF)的旋翼桨涡干扰气弹耦合分析模型，开展基于ACF主动控制技术的旋翼桨毂振动载荷控制。分析旋翼前进比、ACF控制频率和初始相位对桨毂振动载荷控制效果的影响，得到桨涡干扰情况下ACF对旋翼桨毂载荷的振动控制机理，仿真分析表明，在前进比为0.15时，3倍频的ACF最佳控制相位为300°，4倍频的ACF最佳控制相位为270°，前进比为0.12时，4倍频的ACF最佳控制相位变为190°。研究得到ACF控制规律如下：ACF在桨盘50°～80°方位为最小正偏角时可以有效降低桨毂振动载荷；而当ACF在桨盘50°～80°方位为最大正偏角时不利于桨毂振动载荷的控制。基于此控制规律，在ACF旋翼风洞试验台上开展ACF开环控制的验证试验。结果表明，试验数据与仿真计算规律相吻合，提出的ACF控制策略对前进比为0.12和0.15的来流工况下的旋翼桨毂振动载荷均可实现有效降低。     

基于泄漏通道的可调距桨桨毂密封性能分析与实验研究

可调距桨在服役时,桨毂密封是通过O形密封圈实现,研究桨毂密封可控泄漏对于指导装配工艺设计和延长服役寿命非常重要。基于O形密封微观接触和泄漏通道模型,推导泄漏率公式,利用ABAQUS软件对可调距桨桨毂密封进行三维有限元仿真,分析不同参数对桨毂密封性能的影响规律,并给出相应工艺设计指导,并基于改进复合灰色关联度对参数影响程度进行排序。结果表明:粗糙度、压缩率、橡胶硬度和介质压力对密封性能均有影响,泄漏率随粗糙度的增加瞬间增大,随压缩率的增大而减小,随硬度的增大而增大,随介质压力的增加先增后减;硬度对最大Von Mises应力和接触压力影响最大,其次是压缩率,而介质压力对密封泄漏率的影响最大,粗糙度次之。通过实验验证模型和仿真结果的准确性,为可调距桨桨毂密封设计和安装提供了支撑。     

调距桨桨毂结构分析及叶根螺栓联接件强度改进

舰船调距浆浆毂为一曲柄-滑块机构,浆毂油缸内活塞的直线运动通过导架,滑槽内的滑块带动曲柄盘旋转,曲柄盘与浆叶叶根法兰用螺栓联接,从而使桨叶转动以达到调节浆叶螺距的目的.浆毂既是推进功率的承载部件,又是调距的最终执行机构,因此成为调距浆装置的重要设计部件.本文对舰船调距浆浆毂结构在非工作状态,以及工作在匀速转动,承受桨叶推力、扭力、水动力扭矩、螺栓预紧力的设计工况进行有限元分析.考虑浆毂部件的几何结构以及零件之间的装配接触关系,编制APDL参数化设计程序,采用软件ANSYS11.0对桨毂部件整体及零件进行有限元分析,研究了浆毂中各零件相互作用下的应力大小及分布,并对叶根螺栓联接件的强度失效进行了局部区域的结构改进设计.     

基于三区间法的无人机发动机支架随机振动疲劳分析

发动机支架是发动机和无人机连接的重要结构.发动机产生的随机振动是发动机支架工作过程中结构失效的主要原因,这种随机振动往往伴随发动机的振动疲劳损伤,进而造成无人机整体结构失效,使无人机的飞行安全面临重大隐患.基于三区间法对发动机支架进行随机振动分析,结合仿真结果对支架结构进行优化改进,对改进后的支架结构进行飞行试验,验证设计方法的可靠性.优化后的支架在试验过程中能有效分散随机振动造成的应力集中,且结构无疲劳损伤.该设计方法可以推广应用到各类使用活塞式发动机的无人机产品中,对减少由于随机振动造成的疲劳损伤具有较强工程意义.     

某无人直升机桨毂高周疲劳寿命计算

桨毂是直升机的关键件,其寿命直接关系到直升机的寿命。基于ANSYS软件,计算某无人直升机桨毂在一次飞行任务中各组载荷下的应力水平,以Lagrange插值法拟合材料手册中S-N曲线,得到桨毂在每组应力水平下的疲劳寿命循环数,再根据Miner损伤累积理论,计算桨毂在该飞行任务时的可用小时数。将上述算法,编译生成可执行文件,实现桨毂寿命计算的自动化。     

某航空发动机桨轴疲劳试验裂纹分析

桨轴为航空涡轮螺桨发动机减速器的重要传力构件,在工作中承受复杂的飞行载荷。通过对某型航空发动机桨轴在疲劳试验中产生的裂纹进行研究,采用有限元理论计算和试验验证分析结果表明在桨轴的强度薄弱区域承受的试验载荷偏大,同时由于存在刀痕等加工质量问题,导致试验中桨轴提前失效。通过选取实测飞行载荷作为疲劳试验载荷以及改进试验方法等措施对桨轴进行了应力分析及疲劳强度校核,与第二次试验结果吻合较好。该结果可为后续航空发动机轴类试验的强度分析及疲劳试验方法提供依据。     

基于CATIA CAA的桨毂与自动倾斜器参数化骨架模型与运动分析

桨毂与自动倾斜器是直升机操纵系统中最关键的部分,由于结构和运动复杂,在设计阶段需要设计人员重复建模及分析,效率较低。根据桨毂与自动倾斜器的结构特点和运动原理,对其自由度进行分析,建立了桨毂与自动倾斜器参数化骨架模型,并基于CATIA CAA技术开发了参数化模型快速生成、仿真运动分析程序。通过实例模型分析关键部位轴承的运动规律,验证了此方法的可行性和快速性,为桨毂与自动倾斜器的快速设计打下了基础。     

大型船用螺旋桨桨毂粗加工刀具路径规划研究

针对大型船用螺旋桨毛坯余量较大,相邻桨叶间存在重叠区,现有加工方法吊装复杂、需要二次装夹且叶根桨毂加工周期长等问题,提出了一种多轴对称加工叶根桨毂方案,并依据加工方案,应用定轴加工方法研究桨毂粗加工刀具路径规划.根据桨毂曲面特征,计算走刀行距与步长;基于定向包围盒(Oriented Bounding Box,OBB)干...     

基于实际间隙的全回转推进器桨毂动密封性能研究

全回转推进器桨毂动密封采用O形密封,其实际间隙的改变直接导致压缩率变化,从而对密封性能产生影响。从设计角度和工作角度对桨毂密封端面的实际间隙进行分析,研究服役过程中的装配误差、实际工况和摩擦磨损导致的间隙变化规律以及相互耦合。基于该实际间隙,在ABAQUS软件中建立桨毂动密封有限元模型,分析不同压缩率和介质压力下动密封的密封性能,如Mises应力、润滑脂油膜厚度和压力等,揭示了不同间隙下桨毂动密封性能的变化规律。结果表明:随着压缩率增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体侧壁渐渐向主接触区过渡;随着介质压力增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体底部逐渐向法兰低压接触区过渡;最大油膜压力始终大于油压值,动密封不会发生失效;通过适当增加装配间隙和介质压力有利于密封圈在自密封作用下获得更好的密封性能。     

基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究

以国产兆瓦级风力发电机组为依托,研究大型风力发电机组独立变桨距控制技术,以优化机组的疲劳载荷。将独立变桨控制过程解耦为协同变桨控制过程和偏差变桨控制过程,并分别进行协同变桨控制和偏差变桨控制的理论研究;偏差变桨控制系统是一个多输入多输出线性系统,通过Park坐标变换和逆变换技术,将偏差变桨控制系统解耦为两个单输入单输出线性系统,实现采用经典控制理论设计相关控制器,极大提高独立变桨控制技术的工程实用性。采用GH bladed软件,对一台1.5 MW机组的仿真研究结果表明:采用独立变桨控制不仅可以实现传统协同变桨控制的功能,而且还能有效减小风电机组各关键部件的疲劳载荷。     

风力机变桨力矩建模分析与估计

针对变桨矩风电机组桨叶不断增大的发展趋势,经济的变桨电机选型越来越依靠理论支撑的问题,提出了通过空气动力学仿真分析,确定变桨电机力矩范围的方法.首先介绍了变桨机构的运动方程,然后把变桨力矩分解为离心力矩、气动力矩、俯仰力矩、空气加速度的惯性力矩及阻力距、摩擦力矩和重力矩并进行单独分析,最后结合1.5MW风电机组利用ma...     

MW级风电机组轮毂与变桨挡块强度分析

针对MW级风力发电机组轮毂强度安全问题,使用有限元分析软件ANSYS和疲劳分析软件FE-safe,在考虑变桨轴承非线性影响情况下,采用风轮总体模型与轮毂子模型相结合以及临界平面法与最大主应力算法相结合的计算方法,对某大型风力发电机组轮毂的极限强度与疲劳强度进行了评估;为使叶片变桨时准确停留在顺桨位置,在轮毂装配系统中设计了变桨缓冲装置,并对装置组成件变桨挡块和挡块凸台在顺桨工况下的极限强度进行了分析。研究结果表明:轮毂的极限和疲劳强度以及变桨挡块和挡块凸台的极限强度均能满足设计要求,为风电机组轮毂和变桨缓冲装置的设计提供了参考依据。     

基于均匀设计的混砂车搅拌桨结构改进

为了提高压裂液的混合效率,以HS210混砂车搅拌桨为研究对象,在保证压裂液质量的前提下,利用均匀设计法安排试验,用流体分析软件FLUENT对各种试验条件下的混合流场经行了模拟计算。通过对试验结果的回归分析,分别建立了搅拌桨参数与搅拌功率、搅拌时间的关系式,提出了显著影响搅拌功率和搅拌时间的设计参数,并以最小搅拌时间为目标对搅拌桨进行了结构改进,最后对改进后的模型进行模拟验证。结果表明,改进后的搅拌系统能减少混合时间,提高混砂车的工作效率。     

高速旋转铰接式旋翼的固有特性分析

该文基于有限体积法建立了铰接式旋翼的多体模型计算了其在高速旋转状态下时的固有频率，并给出了对应的固有振型，计算值与文献参考值进行了对比分析，结果表明有限体积法具有较高的精度。与此同时还考虑了转速、后扫掠结构以及桨毂刚度对其固有频率的影响。结果表明，转速对其旋翼桨叶具有明显的刚化效应，后扫掠结构能够降低其扭转固有频率，桨毂刚度对其频率的影响较大。该研究成果对于旋翼的减振降噪设计提供了理论基础。     

瓦锡兰4D1095D型船用螺旋桨桨毂的制造

4D1095D型桨毂是瓦锡兰最新研发的船用可变螺距螺旋桨桨毂的重要组成部件。结合该桨毂结构特点,详细叙述了桨毂加工制造的全过程,并针对加工过程中的难点问题,提出了相应的解决方法。     

变桨减速机的国产化及低温环境下可靠性分析

针对风电变桨减速机野外作业,工作环境恶劣的特殊要求,结合行星结构减速机的优点,设计了一种可靠稳定的风电变桨减速机。设计了变桨减速机的主要结构,分析了变桨减速机在低温环境下的可靠性。利用ANSYS对所设计的减速机进行了有限元分析并对试制产品进行了模拟加载试验,结果表明,减速机箱体材料QT400-18可以等效替代EN-G JS-350-22,针对低温环境选择的润滑油和密封装置能够正常工作。     

双层直斜叶及其组合桨搅拌槽三维流场数值模拟

采用计算流体力学的方法,对双层六直叶涡轮桨、双层六斜叶涡轮桨以及双层六直斜叶交替涡轮桨搅拌槽流场进行研究。利用Laminar层流模型对其在甘油与水的混合物中产生的流场进行数值计算,得到三种不同结构形式的双层桨以恒转速200 r/min在搅拌槽内转动时所产生的流场结构,对比分析轴向、径向和周向的速度矢量图、速度云图以及速度分布曲线,为层流搅拌槽的设计和实际应用提供了理论依据。     

风力发电机组变桨系统的设计

为了解决风力发电机组在复杂多变的风况下,能够基本保持其发电机稳定运转的问题,将PLC、变频器技术应用到风力发电机的变桨系统中。开展了变桨系统自动控制的分析,建立了PLC、变频器和变桨电机之间的关系,利用PLC及PLC的模拟量输入模块对风电场自然风风速以及风力发电机组3片桨叶的桨距角度进行了数据信息的采集,并自动进行了内部数据的处理;然后再通过对变频器的输出控制进而控制变桨电机的工作状态,使3片桨叶旋转到与自然风风速相对应的桨距角度。在发电机能自动保持稳定运转的基础上,对其性能进行了评价。分析和验证结果表明,该系统实现了对风力发电机组变桨系统的自动控制。     

风力发电机组变桨控制系统分析

介绍了风力发电机组变桨系统的工作原理;研究了兆瓦级风力发电机组变桨距控制机构,对液压变桨距机构和电变桨机构的结构和各部分的功能作用做了详细的分析。