预紧力与粗糙度对拉杆弯曲振动特性影响的研究

微小型涡喷发动机的离心叶轮轴向长度相比转轴长度不可忽略,可将其看作拉杆转子结构。为研究该拉杆转子结构的弯曲振动特性,建立了包含连接面的简支梁数学模型,应用结合面接触分形理论,推导了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的数学关系。通过算例研究,得出了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的影响趋势。结果表明:连接面所需的最小预紧力随着粗糙度的增加呈指数增长;仅考虑连接面刚度变化的情况下,拉杆固有频率与对数坐标下的预紧力之间呈S型曲线关系,粗糙度值越大,S曲线的潜伏期越长;同时考虑预紧力对连接面刚度和拉杆抗弯刚度的影响,当粗糙度较小时,拉杆固有频率随预紧力上升而上升;粗糙度较大或预紧力较大时,拉杆固有频率随预紧力上升而下降。     

拉杆松弛导致预紧失谐组合转子性能退化研究

由结构损伤导致性能退化角度出发,分析拉杆松弛引起的预紧失谐组合转子性能退化特性。利用跨尺度计算方法获得轮盘界面接触刚度并对接触界面等效处理,提出考虑粗糙界面及预紧的组合转子动力学建模方法。在此基础上进行组合转子动力学分析,获得组合转子固有频率随时间变化规律;建立以组合转子频率相对降低量表征其性能退化量的定量评估方法,对退化数据进行处理并描述组合转子退化轨迹,实现拉杆松弛引起的组合转子性能退化定量评估;对初始预紧失谐程度相同的组合转子进行不平衡响应分析,获得预紧失谐组合转子退化特征。结果表明,组合转子性能退化量参数服从指数函数分布,负失谐对组合转子不平衡响应影响较大。     

防松胶对螺纹连接预紧力影响试验研究

鉴于螺纹在涂胶前后或涂不同种类防松胶、施加相同拧紧力矩时产生的螺栓预紧力差别较大,对空间光学遥感器装配中常用防松胶对螺纹连接预紧力影响进行定量试验研究,结果表明,在螺纹上涂硅橡胶D04(L)与不涂胶相比,相同拧紧力矩时螺栓预紧力减小50%~70%;涂厌氧胶乐泰243、相同拧紧力矩时螺栓预紧力增大46%~98%。某类防松胶使用前需对其对螺纹连接预紧力影响进行定量测试,据测试结果调整螺栓的拧紧力矩达到预期预紧力;在对预紧力精确控制的连接区域,力矩扳手紧固方式不再适用。     

八角垫高压密封结构预紧力分析和试验研究

石油、化工、核电行业法兰螺柱预紧过程中, 螺柱预紧应力计算与保证垫片应力均匀分布的预紧方法是工程实际中值得研究的问题. 该文通过对螺柱垫片系统进行物理结构分析, 受力过程分析, 提出了一种基于垫片线性变形的螺柱应力分布数学模型及预紧方法. 研究表明模型计算结果与试验结果相符合, 满足实际规律. 因此, 该数学模型能用于分析预紧过程中螺柱应力变化情况;计算出螺柱具有相同密封应力的初始载荷及只需一次加载就可以达到理论密封应力的预紧优化方法. 这使得在预紧过程中不必采用边预紧边测试应变的方法来进行指导, 更有效保证密封性能.     

微分和表观静摩擦系数的表式

当前,工程师和科学家都对微牛和纳牛量级载荷静摩擦系数（以下简称微牛纳牛静摩擦系数）很感兴趣。但文献中至今没有详细讨论过微牛纳牛静摩擦系数与载荷的关系,而且发表的实验结果都不相互讨论。从微分静摩擦系数的定义出发,导出几种典型模型下微分静摩擦系数和表观静摩擦系数的表式,并据此广泛讨论这些文献中的实验结果。     

预紧饱和下盘式周向拉杆转子-轴承系统动力学特性分析及实验研究

盘式周向拉杆转子是由周向均布的多根拉杆将若干级轮盘预紧而成的组合单轴式转子,其设计、制造和装配都极其复杂。为验证其设计方法和考查其与整体单轴式转子差异,搭建了盘式周向拉杆转子-轴承系统实验台。考查了预紧饱和状态下转子启动、低速、超一阶临界转速等几种运行情况,分析了不同转速运行时轴承座、转子轴颈和不同轮盘处的振动信号,绘制了盘式周向拉杆转子-轴承系统的波德图、轴心轨迹图和瀑布图。计算和实验结果表明,预紧饱和状态下盘式周向拉杆转子具有与整体单轴式转子相似的动力学特性,实验中还出现了系统不对称刚度所导致的转子反向涡动。     

水环境下两种不锈钢静、动摩擦系数的试验研究

目前,有关摩擦系数特别是静摩擦系数的研究是比较薄弱的领域。研发出线接触方式下的静摩擦系数测试装置,研究了F6NM马氏体不锈钢与SA-336 Type304H不锈钢摩擦副在不同温度、应力、粗糙度水环境下的静摩擦系数和动摩擦系数。研究发现:随着温度的升高,静、动摩擦系数均增大;静摩擦系数随着应力的增大而增大,而动摩擦系数随着应力的增大有所波动。粗糙度对静、动摩擦系数的影响与压力与静、动摩擦系数的影响相同。     

盘式拉杆转子的振动特性研究

建立了盘式拉杆转子的耦合动力学键合图模型,刻画了盘式拉杆转子各部件之间在相互关联处的力学状态和性质,分析了各部件间的耦合关系的影响。同时运用该模型和简化的连续整体转子模型（将转子看成掏空拉杆后的连续整体转子）对实验盘式拉杆转子进行理论计算,由计算结果和实验结果对比分析表明该模型较连续整体转子模型精度有较大提高,并能较好地反映盘式拉杆转子的力学特性。     

不同压力差下微通道尺寸和表面粗糙度对摩擦系数的影响

该文数值模拟液体在圆形和梯形截面微通道内的流动,分析了层流和湍流下液体在微圆管内的流动状态。着重研究不同压力差、微通道尺寸和表面粗糙度下,液体在微通道内的流动摩擦系数,并通过摩擦系数随雷诺数的变化曲线推断微通道流动转捩的雷诺数范围。研究表明:微通道中流动的摩擦系数随雷诺数的增大逐渐减小;通道截面的当量直径会改变过渡状态存在的雷诺数范围;粗糙度会影响湍流状态下流动的摩擦系数,相同雷诺数下,粗糙度越大,摩擦系数越大。     

预紧失谐对组合转子动力学特性和结构强度的影响

为了深入了解拉杆预紧失谐对组合转子动力学特性的影响,建立考虑界面粗糙度的组合转子预紧失谐模型,研究预紧失谐下组合转子动力学特性.在此基础上,分析拉杆预紧失谐对组合转子结构强度的影响.研究结果表明:与预紧谐调相比,正、负失谐均引起组合转子振动加剧;转速越大、拉杆数目越少、轮盘级数越多,转子不平衡响应越大.拉杆预紧负失谐时转子最大应力与预紧谐调时相当,拉杆预紧正失谐对转子强度影响显著,失谐使得轮盘界面的最大应力增加.     

预紧力对变压器绕组固有频率的影响

绕组松动是造成变压器故障的主要原因之一。通过对大型变压器绕组进行振动实验和根据建立的变压器绕组轴向振动数学模型的理论推导，阐明了变压器绕组预紧力的变化与其固有频率变化之间的关系，这为大型变压器的故障诊断提供了理论与实践依据。     

对中缺陷对拉杆组合转子的动力学影响

基于静动联合分析方法,研究了三维拉杆转子中对中缺陷所造成的影响.通过使用三维有限元法和牛顿迭代法,说明了含缺陷拉杆转子的静动力学特性.对中缺陷导致了复杂的不平衡现象,包括质心偏移和随速度而改变的转子弯曲,而转子弯曲则明显降低了转子的稳定性,加大了其振幅.无论是否施加了动平衡,拉杆转子的弯曲特性决定了其振幅在超过临界转速...     

拉杆对高速柔性转子动力特性的影响

针对采用两种不同拉杆方案的低压转子,分别建立有限元分析模型,在4种组合支承刚度下,运用SAMCEF/ROTOR分析软件完成低压转子的动力特性(临界转速、振型及稳态不平衡响应)计算,通过对比分析得到拉杆对低压转子动力特性的影响。研究表明:长拉杆方案和短拉杆方案对低压转子的前三阶临界转速和前两阶振型没有实质性的影响,但对第三阶振型和稳态不平衡响应有显著影响。研究结果为某小型涡扇发动机工程设计阶段的低压转子结构设计提供了参考。     

轮盘蠕变引起的组合转子性能退化特性研究

燃气轮机组合转子因长期承受较大的离心应力及较高的温度,其性能易发生退化.轮盘蠕变是引起组合转子性能退化的重要因素之一,为研究轮盘蠕变引起的组合转子性能退化特性,首先建立了考虑轮盘结合面刚度的组合转子轮盘蠕变计算模型,研究组合转子蠕变效应,得到组合转子不同轮盘蠕变随时间变化的定量数据;然后,提出了轮盘蠕变引起组合转子性能退化的研究方法,通过定义组合转子性能退化指标,得到轮盘蠕变引起组合转子性能退化的轨迹,实现其性能退化的定量评估;最后,研究不同转速、拉杆数目下轮盘蠕变引起组合转子性能退化速率的变化规律.结果表明:在高温、高转速作用下,组合转子轮盘将会发生蠕变,透平端第1级蠕变速率最快;轮盘蠕变会引起组合转子性能退化,转速越大、拉杆数目越多,组合转子退化速率越快.因此,在对组合转子进行结构及系列化设计时必须考虑轮盘蠕变的影响,特别在改变转速、拉杆数目时,其影响不容忽视.     

精密轴承的预紧力定位包装研究

目的解决精密轴承现有包装在运输过程中受到振动和冲击影响易导致其接触面间的表面质量下降的问题。方法提出了一种刚柔结合的精密轴承包装方法,通过预紧力定位装置消除轴承滚动体与内圈两者间游隙,结合缓冲衬垫对包装件进行防护。通过应力-应变原理设计预紧力定位装置结构,并利用有限元软件模拟该装置与轴承相互作用的工作过程,研究该过程中轴承受力变化情况及预紧装置的力学表现。结果仿真结果显示定位装置对轴承施加预紧力后游隙消失,且轴承的弹性变形在可承受范围内。通过对整体包装件进行自由跌落试验,测得轴承受到的冲击加速度小于50G,并检测轴承接触表面无损伤。结论所提出的精密轴承包装方法能够对精密轴承提供保护作用。     

预紧力对螺栓联接机匣模态频率的影响研究

为研究预紧力对螺栓联接机匣模态频率的影响,首先,从理论上建立预紧力作用下螺栓联接结构模态方程;其次,以螺栓联接板试件为例,基于有限元分析和试验相结合的方法,验证螺栓联接接触面处理方法的准确性;然后,建立较为精细的机匣有限元模型,进行不同预紧力作用下的机匣模态分析;最后,分析刚性机匣和预紧力作用条件下的实体机匣各阶固有频率相对差异,重点研究预紧力变化对各阶模态频率影响程度。研究表明,随着预紧力增大,机匣各阶固有频率总体上有所增大,并且预紧力对各阶固有频率的影响程度各不相同,结合振型图发现,对于连接面处相对变形较大的振型,其模态频率受预紧力影响较大;而对于连接面处相对变形较小的振型,其模态频率受预紧力影响较小。     

拉杆松弛对燃气轮机组合转子性能退化的影响

 组合转子作为燃气轮机的核心部件,其性能退化将对整个燃气轮机的性能产生重大影响,揭示组合转子性能退化机理并进行退化特征分析对燃气轮机的可靠运行具有重要意义．为揭示组合转子结构损伤导致的性能退化机理,考虑拉杆螺栓在高温下的应力松弛,得到基于时间历程的拉杆预紧力变化规律;通过拉杆预紧力定义组合转子退化量指标,评估组合转子的退化程度;计算轮盘界面接触刚度,进行考虑接触界面的组合转子动力学分析,进而得到燃气轮机组合转子不同退化量下的动力学特征．结果表明：温度是影响组合转子性能退化的敏感参数;拉杆松弛导致组合转子固有频率漂移,组合转子前3阶固有频率的降低率相差很小,并在一定范围内与退化量呈线性关系．     

陀螺转子静平衡测量方法的研究

介绍了一种新的陀螺转子静平衡仪结构设计,采用玛瑙刀口支承感应机构与光电自准直测角相结合的方法,实现对陀螺转子静不平衡量的测量。提出了新型粗、精双测刀机构实现高精度、大量程测量,减少刀口磨损,提高测量效率。通过转子托架摆动周期测量法确定了仪器灵敏度系数的精确调整方法。采用标准砝码对仪器进行了精确标定。实验结果表明该仪器测量示值误差优于4 mg·mm,量程达到2000 mg·mm。     

拉杆疲劳裂纹导致的组合转子性能退化研究

 组合转子作为燃气轮机等的核心部件,其性能退化机理并不明确,揭示其性能退化机理并有效地进行性能退化评估对燃气轮机等长期安全运行具有重要意义.为此,从结构损伤导致性能退化的角度出发,分析拉杆裂纹引起的组合转子性能退化特性.分别建立了组合转子有限元模型和弯曲、扭转刚度模型,利用有限元模型对拉杆上含初始裂纹的组合转子进行裂纹扩展分析,得到拉杆裂纹扩展速率;利用弯曲和扭转刚度模型分析了不同深度的裂纹对组合转子振动的影响,得到组合转子固有频率随裂纹尺寸的变化规律;并提出了衡量由微裂纹导致的组合转子性能退化的度量指标,实现了拉杆裂纹引起的组合转子性能退化的定量评估.研究表明：随着拉杆裂纹尺寸的增大,裂纹的扩展速率变快;拉杆裂纹的存在对组合转子的弯振影响较大,对扭振影响相对较小.     

考虑接触刚度的燃气轮机拉杆转子动力特性研究

基于弹塑性理论对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析,根据受力和变形关系得到了不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度。将微元体界面接触刚度与宏观结构应力分析结果相结合,给出了考虑接触刚度的组合结构动力特性研究方法,分析了压气段轮盘接触刚度对某重型燃气轮机拉杆转子固有振动频率的影响。结果表明,界面接触刚度导致转子固有频率降低,随着接触刚度的增加,其对固有频率的影响逐渐减小。接触刚度对转子各阶固有频率的影响不同,法向刚度对第一阶弯曲频率影响较大,切向刚度对第二阶弯曲频率影响较大。