三螺杆泵流场动力学特性数值模拟

目前对三螺杆泵的研究目标是实现高速、高压、大流量,其中提高三螺杆泵工作压力的重要途径是提高泵螺杆的型线设计和加工精度,严格控制各传动间隙以减少泵的内部泄漏。利用数值计算方法生成主、从动螺杆型线,并在MATLAB软件进行编程验证。在UG软件中建立了主、从动螺杆的三维模型,导入Fluent软件进行流场仿真分析,获得了主、从动螺杆在不同中心距、不同齿顶间隙条件下流道压力的变化和不同螺杆转角所对应的泵内流场压力和流线的分布规律。仿真结果显示:当齿顶间隙由0.1 mm增大至0.2和0.3 mm时,沿轴向距螺杆端面80～100 mm的三螺杆泵压力分别减小3.85%和8.1%,而不同压力差所对应的压力值依次减少16.9%、16.6%和15.4%,且压力差越大,泄漏越大;三螺杆泵的泵腔压力随中心距的增大而波动,当中心距从45 mm增大到45.3 mm时、输出设定压力差为5 MPa的压力值下降10%,而输出设定压力差为4 MPa和3 MPa压力值则分别下降9.7%和9.6%。     

基于逐步线性回归的温度测点优化

在数控机床热误差补偿技术中,温度测点的选择与优化是一个难点。文章采用逐步线性回归方法对核电轮槽铣床主轴箱的温度测点进行优化与建模。首先利用瞬态热-结构耦合分析了主轴箱在粗加工时的温升和热变形,再通过逐步线性回归方法对温度测点进行优化,利用优化后的温度测点建立了主轴X,Y,Z三个方向的热误差模型,最后对主轴箱在精加工运行时对所建立的模型进行了验证,结果表明:该方法不仅可以有效减小温度测点数目,还能保证模型的预测精度,三个方向的热误差均减小到5μm以下。     

卧式数控机床主轴热变形影响因素分析

以卧式数控机床为对象,对机床主轴在开启冷却机与关闭冷却机状态下进行热变形测试实验,并进行了详尽分析,得到主轴在两种状态下X、Y、Z轴向热变形规律;然后建立机床实体模型,采用有限元热固耦合及流固耦合法,对数控机床的关键部件主轴部件、主轴箱部件及立柱部件分别进行热变形仿真分析,以获得影响主轴热变形规律的主要因素,为产品改进提供依据。     

海水螺杆泵的研制

图1所示为LB型三螺杆泵。在壳体(或衬套)2中放置三根平行的双头螺杆,中间为凸螺杆3(即主动螺杆),两边为两根凹螺杆4(即从动螺杆)。互相啮合的三根螺杆与壳体之间形成密封空间。壳体左端为吸液口,右端为排液口。当凸螺杆按顺时针方向(面对轴端观察)旋转时,螺杆泵便由吸液口吸入液体,经排液口排出液体。     

热机械加工对Al-12.2Zn-3.3Mg合金组织与性能的影响

对Al-12.2Zn-3.3Mg合金进行了等通道转角挤压、热压缩、固溶和时效处理,研究了不同方向热压缩对合金X、Y和Z方向不同截面显微组织、硬度、电导率和抗晶间腐蚀性能的影响。结果表明,Z向热压缩得到的X方向尺寸小于10μm的晶粒约占55.3%,平均晶粒尺寸为11.7μm;而Y方向热压缩得到的X方向尺寸小于10μm的晶粒约占78.2%,平均晶粒尺寸为4.4μm;沿着Z和Y方向进行热压缩后X方向的高角度晶界的比例均明显高于低角度晶界的;Y方向热压缩得到的合金试样的电导率均略高于同方向上的Z方向热压缩试样;不同方向热压缩条件下X、Y和Z方向的抗晶间腐蚀性能相当,抗晶间腐蚀等级均为3级。     

基于模糊C均值聚类法和多元线性回归理论的铣床热误差研究

为了降低铣床主轴旋转受温度影响而产生的位移变形量,提高铣床对零件的加工精度,采用了模糊C均值聚类法和多元线性回归理论对铣床主轴的热误差进行建模,实现铣床主轴加工误差值最小化;分析了模糊C均值聚类法筛选最优值的迭代过程,对铣床上不同位置的测量温度值进行分组,筛选出每组的最优温度值;采用多元线性回归理论,对铣床热误差理论预测模型进行了推导,通过实验验证多元线性回归理论所创建的热误差预测模型。实验结果表明:补偿前,铣床主轴Y方向和Z方向受温度影响产生的热误差最大值分别为45.0μm和28.0μm;补偿后铣床主轴Y方向和Z方向受温度影响产生的热误差最大值分别为3.2μm和3.8μm,误差范围都在4μm以内。采用模糊C均值聚类法和多元线性回归理论对铣床热误差进行补偿,铣床主轴运转受温度影响所产生的误差明显降低,从而提高了主轴定位精度。     

基于Moldflow塑料薄壳制品翘曲变形分析

在分析翘曲变形理论基础上,用有限元法研究了冷却温度、收缩率、分子取向因素等对薄壳制品翘曲变形的影响,以复印机外壳为例,给出它的CAE分析步骤,研究塑件沿X、Y、Z方向的变形量,并给出相应的改进措施。研究表明:选择的工艺参数对塑件不同方向上的翘曲变形有不同程度的影响,优化工艺参数组合可使塑件翘曲变形量达到最小,从而提高塑件质量,优化模具结构。     

多头单螺杆泵转子和定子的参数化建模

单螺杆泵是一种内啮合的密闭式容积泵,适合于输送高粘度流体及含有固定悬浮颗粒的介质.其核心部件螺杆转子和定子的加工精度直接影响单螺杆泵的工作性能.文章介绍了多头单螺杆泵的工作原理,建立了螺杆泵转子和定子廓线的理论模型,并利用UG三维建模软件,完成了多头螺杆泵转子和定子参数化建模.该项研究对多头单螺杆泵转子、定子加工方法的选择及制造和齿廓的滑动与磨损理论研究有重要的理论指导意义.     

卧式数控机床主轴系统热特性测试及研究

数控机床主轴系统的热特性成为影响机床加工精度的主要因素之一,有必要对数控机床主轴系统的热特性进行相关的研究。以AH130卧式镗铣床为研究对象,分析了数控机床的热变形机理,对数控机床热变形进行了描述,构建了机床主轴热特性测试实验,利用FLIR红外热像仪测温技术、激光三角测距技术测得机床主轴箱温度场分布以及主轴热变形。实验研究发现,主轴上越靠近主轴后部其温升越快,并且主轴Z方向的伸长量大于X、Y方向的变形量,研究工作对数控机床主轴系统的优化设计以及进一步热分析提供了有效的支持。     

水基液三螺杆泵动态数值分析

为开发输送水基抗燃液压液的三螺杆泵,测量了水乙二醇难燃液压液黏温特性曲线,建立了三螺杆泵三维模型,进行了CFD数值分析和试验验证。CFD仿真计算时,为避免网格数量过多或出现负体积而无法保证实际啮合间隙问题,采用SCORG软件对泵内流道进行了共形结构网格的划分,并结合Pumplinx软件进行数据后处理。研究表明:采用动态数值模拟方法的仿真结果与实验结果吻合良好,并对32号液压油与水基液压液输送特性进行了对比分析,得出了主杆扭矩和泵泄漏量随液压介质温度变化关系图;水基液压液相较于滑油更容易产生气蚀,气蚀主要发生在泵进口腔,气蚀现象随着密封腔压力上升而渐减小,泵转速越高,空化气体体积分数越大;泵出口压力越小,空化气体体积分数也越大,随着出口压力的增加,转速对空化气体体积分数的作用越不明显;水基液三螺杆泵工作时更容易发生油膜破损,经流固耦合分析,油膜所承受最大应力为4. 369 9 MPa。     

循环式行星滚柱丝杠副的热力耦合特性研究

为了研究循环式行星滚柱丝杠副在不同轴向载荷和不同工作温度下的变形和接触应力分布规律,以循环式行星滚柱丝杠副中的丝杠为研究对象,采用热力耦合仿真方法,建立了循环式行星滚柱丝杠副的有限元模型,研究不同工况下滚柱丝杠副的轴向载荷和工作温度使丝杠产生的变形和接触应力规律.对比轴向载荷、工作温度、热力耦合3种工况下丝杠的变形和接...     

龙门加工中心滚珠丝杠传动系统的温度场和热变形分析

龙门加工中心滚珠丝杠热变形是机床误差的重要原因之一.根据企业龙门加工中心丝杠传动系统的实际工作状态,建立了丝杠支座温度场和热变形的ANSYS分析模型.通过施加移动热载荷,在ANSYS中求解了丝杠的温度场和热变形,获得丝杠表面温度场分布趋势以及丝杠进给方向的热变形变化情况,在此基础上提出相应的改进建议,为机床优化设计和提高机床的加工精度提供了依据.     

Mg-4Zn-2Y合金的高温拉伸流变本构关系

通过对轧制态Mg-4Zn-2Y合金在不同热变形温度以及应变速率下进行高温拉伸试验,研究了Mg-4Zn-2Y合金在不同工艺参数下进行热变形时流变应力的变化规律,并绘制了热加工图。结果表明,流变应力与变形温度以及应变速率均有关系,热变形温度不变时,材料的最大流变应力会随着应变速率的提高而增大;在应变速率不变时,材料的最大流变应力随着变形温度的升高会逐渐下降。采用双曲正弦修正的本构模型确定了轧制态Mg-4Zn-2Y合金的变形激活能Q=242 233.2 J·mol^-1,应力指数n=8.09。通过热加工图确定了Mg-4Zn-2Y合金的可加工区域为472.15~545.00 K,10^-3~10^-4 s^-1和545.00~672.15 K,10^-4~10^-1 s^-1。     

燃油泵齿轮受力分析及其近似计算方法

为精确计算外啮合斜齿齿轮泵的径向力大小和方向以及轴向力大小,以某型燃油泵为研究对象,采用PumpLinx软件仿真得到外啮合斜齿齿轮泵工作过程中主、从动齿轮所受液压力矩的精确值,进而计算齿轮所受啮合力和液压力,获得不同工况下合力大小和方向,最后通过数据拟合给出主、从动齿轮的径向力以及主动齿轮的轴向力关于泵进出口压差、齿宽和齿顶圆直径的经验公式。在变工况下进行了对比分析,结果表明：仿真计算结果与经验公式计算结果吻合。研究结果为某型燃油泵轴承的设计与校核提供了参考,也为系列泵齿轮的受力分析提供了一种近似计算方法。     

铝电解槽燃气预热过程中阴极热应力场的数值模拟

本文采用有限元分析软件ANSYS建立了160kA铝电解槽半槽热应力场模型,并对铝电解槽燃气预热过程中的温度、位移与热应力分布进行了数值模拟研究.研究结果表明:燃气预热法能满足铝电解槽焙烧启动的工艺要求:阴极炭块两侧的位移呈对称分布,X方向、Y方向和Z方向上位移较大的区域分别位于炭块边部、中部及DE端炭块 附近.三个方向中,Y方向的位移最大,最大值为10.83mm;热应力集中的区域位于中央炭块下的阴极炭块与钢棒接触处,最大热应力为91.2MPa;数值模拟结果为铝电解槽的合理设计提供了理论依据.     

三自由度串联式快速刀具伺服刀架的研究

快速刀具伺服金刚石车削被认为是针对光学自由曲加工方法中非常有发展潜力的超精密加工技术。针对目前三自由度快速刀具伺服刀架在X、Y、Z3个方向上存在运动耦合、导致在刀具路径规划困难以及影响刀具使用寿命的问题,提出一种新型三自由度串联式快速刀具伺服刀架,通过将X、Y、Z3个方向的运动串联,避免了X、Y、Z 3个方向运动解耦困难;通过分析三自由度快速刀具伺服刀架应具备的要求,确定柔性铰链截面形状、材料以及尺寸;运用ANSYS对该三自由度串联式快速刀具伺服刀架进行有限元分析,得到X、Y、Z3个方向柔性铰链最大应力均远小于材料的许用应力,前6阶振型共振频率远高于伺服刀架的工作频率。结果表明,该刀架满足实际车削过程中的内应力和共振频率要求。     

数控车床热误差建模与补偿研究

数控机床热变形引起的误差通常占到总体误差的40%~70%。以某公司生产的某型卧式数控车床为研究对象,检测主轴热误差和X进给轴热误差,基于最小二乘法对该机床主轴X、Y、Z向和X进给轴分别建立热误差模型。考虑到实测环境温度相对参考温度20℃时滚珠丝杠伸长的因素,对主轴热误差实测值进行了修正。根据主轴X向修正后的热误差模型和X进给轴热误差模型建立了X轴综合热误差模型,并采用西门子840D系统进行了热误差补偿试验,热误差降低了54.5%,CP值由1.34提升至1.88,证明此该建模与补偿方法有效、可行。     

快装液压夹具的夹紧机理分析与维修

通过对夹具的结构和变形夹紧机理研究,分析了加压扭力和液体压力的关系,以及液体压力与弹性薄壁套的变形位移、弹性薄壁套受到的应力、对夹持棒的压力的关系。介绍了加压扭力的合理选取及夹具的装配方法。通过合理使用加压扭力和采用该装配方法,提高了夹具的使用寿命两倍以上,故障率仅为原来的30%。根据该机理自主研发的夹具能满足中等精度加工的需要,实现了进口夹具的国产化。     

钢基NiMoCrFeCo-WC涂层螺杆承载应力-扭矩的有限元分析

为研究高强度塑料注射成型过程中碳化钨陶瓷涂层螺杆的承载规律,采用ANSYS有限元模拟计算不同螺棱结构的碳化钨涂层螺杆承载特征,分析钢基材对三段式碳化钨涂层螺杆承载的影响规律,模拟碳化钨涂层螺杆在扭矩载荷作用下的应力/应变变化规律,讨论碳化钨涂层螺杆的承载扭矩与最大应力和最大应变的对应关系,建立碳化钨涂层螺杆临界扭矩的判...     

冗余驱动并联机构受力特性的控制方法研究

针对冗余驱动并联机构的驱动力优化,提出冗余驱动并联机构的位移协调模型,该模型考虑了各驱动臂的弹性变形和执行机构的位移。研究全位置控制、混合位置/力控制和全力控制3种控制方法在冗余驱动并联机构的力学特性,分析每种控制方法中驱动力/力矩、作动器位移、外载荷和驱动臂刚度之间的相关性,揭示了不同控制方法下输入位移和驱动臂刚度对力分布的影响规律。最后通过冗余驱动并联机构的实验平台,对3种控制方法进行了验证,并探讨了3种控制方法在不同工况下的应用。