滚筒式采煤机扭矩轴改进设计与应用研究

针对截割部扭矩轴进行研究，通过ANSYS有限元仿真计算软件的应用，对扭矩轴的强度进行分析和优化，在实际优化中通过改变卸荷槽的半径R值来提高卸荷槽处的最大应力值，使其达到扭矩轴材料的许用应力值，在扭矩轴受到过载作用下可以及时断裂，最终完成对扭转轴的优化设计。     

圆柱扭转弹簧扭矩计算方法的改进

对圆柱螺旋扭转弹簧组件进行有限元接触分析,模拟了扭转弹簧在扭转变形过程中弹簧丝、弹簧座和芯轴之间的相互作用。模拟分析表明,随着扭转弹簧和芯轴之间接触区的演变,扭转弹簧的扭转变形存在明显的阶段性。根据模拟结果,按弯曲梁理论推导出了扭转弹簧的分段线性扭矩-转角公式。提出的圆柱螺旋扭转弹簧扭矩计算方法在自动张紧轮扭转弹簧的设计中取得了满意的效果。与不考虑芯轴的支撑作用的传统设计方法相比,该计算方法具有更高的精度。     

采煤机扭矩轴断裂特性数值模拟

作为保护采煤机关键零部件的扭矩轴,其断裂特性对采煤机的可靠性与使用寿命有重大影响。建立采煤机刚柔虚拟样机耦合模型,结合实际工况,基于项目组开发的采煤机载荷模拟程序计算获得了采煤机滚筒的载荷文件,通过ADAMS仿真得到了扭矩轴的最大剪切应力及时刻。建立引入裂纹后的扭矩轴有限元模型,结合断裂力学,应用微动疲劳与三维裂纹扩展分析软件FRANC3D对扭矩轴进行断裂特性数值模拟,得到了扭矩轴裂纹前缘应力强度因子,对其进行裂纹扩展分析,结果表明裂纹前缘应力强度因子随着裂纹扩展步数的增加而增加,疲劳寿命为2.185 8×10~5次。将虚拟样机技术与断裂力学相结合,为机械设备中零部件设计与研究提供了新的技术与数据支持。     

扭矩转角法工艺与检测方法

传统的螺纹紧固件拧紧方式为扭矩控制法,紧固扭矩随很难控制的摩擦系数变化,轴向预紧力精度低,且不会超过屈服强度的70%。针对紧固件扭矩法和扭矩转角法进行了理论与试验研究,对扭矩转角法的起始扭矩和转角的确定方法做出了说明,提出了螺栓扭矩转角法的屈服点捕捉方法,制定了合理的扭矩转角法拧紧方案,并通过路试试验验证了扭矩转角法的优势,结果显示扭矩转角法得到的预紧力较高,且在路试过程中预紧力衰减较少。     

基于扭矩测试的轴系扭转振动研究

对于低转速定频压缩机来说,激励倍频之间比较接近,采用集中参数法计算轴系固有频率时,容易因为计算误差导致分析结果与激励倍频重合,从而引发扭转振动共振导致压缩机故障,因此如何有效的计算并测试验证压缩机轴系扭转振动模型具有非常大的工程价值。本文利用无线应变测试仪测试了某压缩机轴系的动态扭矩并进行频谱分析,得到电机轴产生裂纹的原因。然后建立轴系集中参数模型,计算了轴系无阻尼固有频率值,判断出轴系发生了扭转振动共振。通过修改飞轮的转动惯量,避开了扭转振动共振,采用瑞利(Rayleigh)阻尼结合热动力计算结果计算了非共振工况下的扭转振动,在相同的压缩机工况及相同的位置再次对轴系扭转振动进行测试,对比测试结果和扭转振动计算结果进行分析,得到误差小于5%的结论,验证了轴系扭转振动模型有效。本文为压缩机轴系发生扭转振动过大或产生裂纹的故障提供了解决思路。     

汽轮发电机组转子系统在电机两相短路时的扭转振动

(一)汽轮发电机组转子的轴颈在电机发生两相短路时的扭转应力,是轴系强度校核的内容之一。普通计算时都把轴看作“绝对刚性”,于是轴颈中扭矩为     

卵形截面钢丝螺旋弹簧切应力分析及多目标优化设计

卵形截面钢丝螺旋弹簧如今广泛应用于发动机气门弹簧、离合器弹簧等领域.基于弹性理论,对卵形截面钢丝螺旋弹簧切应力进行分析,提出一种切应力计算方法.弹簧截面扭转基本方程为非齐次偏微分方程.通过换元法、分离变量法及Fourier展开法得到截面扭转切应力,基于半逆解法得到弯曲情况下的切应力,将修正后的扭转切应力和弯曲切应力叠加得到总切应力.通过有限元仿真,验证了计算方法的正确性.基于带精英策略的快速非支配排序遗传算法(a fast elitist Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-II)和上述切应力计算方法提出了一种卵形截面钢丝螺旋弹簧多目标优化设计方法.优化结果表明,该方法可以为卵形截面钢丝螺旋弹簧的设计提供参考.     

联合收割机行走半轴频域疲劳分析方法的对比研究

针对频域疲劳分析方法的计算模型多样且精度不一的问题,以行走半轴时域分析的结果为基准,开展频域疲劳分析方法精度对比研究.首先,获取半轴的载荷信号,并对其进行平稳性、高斯性和带宽检验.其次,对半轴进行静力学分析,得到危险节点应力与扭矩的传递系数.最后,基于弯曲和扭转应力时间历程,开展时频域疲劳对比研究,并引入平均应力和非高...     

基于规划法的弧齿锥齿轮扭转啮合刚度特性研究

弧齿锥齿轮的扭转啮合刚度计算是进行其动态特性分析的基础。笔者结合线性规划法与有限元法,在轮齿承载接触分析的基础上,建立了弧齿锥齿轮副的扭转啮合刚度计算方法。在将弧齿锥齿轮承载接触问题转化成线性规划问题时,引入了轮齿接触柔度张量和齿对差异向量,使接触模型更加精确。利用该方法求解了弧齿锥齿轮的扭转啮合刚度,并分析了同一扭矩下扭转啮合刚度随主动轮转角的变化,以及不同扭矩下扭转啮合刚度的变化规律。     

连续采煤机截割部扭矩轴破断保护性能分析

采煤机进行煤岩截割的过程中，受到煤层中矸石等杂质的影响，对截割部造成冲击作用，使其承载过大。为避免截割部的受损破坏，采用扭矩轴进行截割部电机及传动系统之间的连接，在扭矩轴上设置相应的卸荷槽，使其产生应力集中现象，首先产生破断，实现对截割部的保护。针对扭矩轴的应力进行分析，并对卸荷槽的半径进行优化设计，使其最大应力值大于扭矩轴的扭转强度，从而对截割部形成有效的保护。     

等通道转角挤压下变形体长度对应力的影响及开裂判据分析

利用有限元软件ANSYS对2024铝合金等通道转角挤压(Equal-channel angular pressing,ECAP)过程进行计算模拟,得到等效正应力(Von Mises应力)、切应力随变形体长度及下行位移的变化,结合ECAP试验,研究ECAP形变开裂的判据.结果表明,无论变形体长度及下行位移如何变化,等效正应力都小于材料的抗拉强度,而切应力则随着变形体长度的降低总体上呈下降趋势,当变形体的长度小于某一临界值时,计算模拟表明最大切应力小于材料的抗剪强度,样品开裂倾向大幅降低,二者相当吻合.研究结果不仅说明"最大切应力不大于材料抗剪强度"可以作为材料ECAP形变过程中不出现开裂现象的判据,而且也为材料的ECAP加工提供理性研究思路,即先实测材料的应力-应变曲线,然后基于上述判据对模具结构、材料预处理工艺及样品尺寸等进行优化设计.     

基于蒙特卡罗法的高速钢丝锥可靠性分析

高速钢丝锥主要失效原因之一是由断裂、崩刃所引起的破损失效,确定丝锥的可靠度对于自动化、高精密加工具有十分重要的意义。通过顺序统计量理论考虑丝锥受到冲击载荷的次数,并利用应力—强度干涉模型,以多次加工后切削刃上的最大扭转应力超过丝锥材料临界疲劳应力为失效判据建立高速钢丝锥的可靠度模型,并通过少量试验,结合蒙特卡洛法随机生成加工时分布在丝锥切削刃上的应力和丝锥材料临界疲劳应力,将得到的样本值进行比较,得出高速钢丝锥的可靠度。最终,通过恒应力加速试验对蒙特卡洛模拟法的计算结果进行了验证。     

带环向切口金属杆的扭转剪切断裂

扭转圆杆的环向切口根部存在高度集中的剪切应力,Ⅲ型应力强度因子是裂纹端部应力场奇异性的度量.为探求带环向切口的受扭金属圆杆最大承载力的计算方法,通过对不同切口尺寸杆件的扭转剪切断裂实验,由各试件的预制切口尺寸和实验中测到的最大转矩分别计算相应的应力强度因子;利用非线性断裂理论推导出计算带环向切口裂纹扭转杆承载转矩的计算公式,将理论计算数值与实验结果进行比较,表明铸铁比碳钢试验结果更接近理论计算值.     

60滚子链销轴的静强度破断受力分析

销轴受到剪切力作用被认为是滚子链条静强度破断的主要原因。文中采用材料力学方法对销轴的受力状况进行了分析,认为销轴除了受到剪切作用外,还受到弯曲作用。计算了60滚子链的销轴在静强度破断时受到的最大弯矩和最大剪力,并据此计算出最大切应力和最大正应力。计算结果表明,销轴受到的最大拉应力大于最大切应力。最后给出了新的销轴静强度校核公式。     

采煤机截割部扭矩轴强度分析与优化设计

针对某煤炭企业采煤机截割电机出现多次过载闷机的情况,以截割部扭转轴为研究对象,借助ANSYS有限元仿真计算软件,开展了扭矩轴强度分析与优化设计;通过减小卸荷槽半径尺寸的方法完成了扭转轴的优化设计.试验结果表明,改进之后的扭转轴能够满足截割电机过载保护的要求,扭转轴优化效果较为显著.     

基于ANSYS联轴节的有限元分析

利用APDL语言对联轴节进行参数化建模,通过接触对建立了外套、内套与轴之间的关系,通过ANSYS软件得出了安装完毕后各部件的应力分布云图,找到了外套与内套的危险区域,得出了外套内表面、内套内外表面的径向应力沿轴线的分布曲线,通过对内套与轴的接触强度曲线的分布曲线分析,说明了联轴节连接的可靠性。在安装建模的基础上,对联轴节受扭矩时的工作状况进行了分析,通过MPC点施加扭矩,得出了联轴节整体应力云图,再次对内套与轴的接触强度进行分析,说明了传递扭矩的可靠性,为联轴节的设计提供了理论基础,为其进一步的优化设计提供了可靠的理论依据。     

木薯收获机块根拔起机构驱动轴有限元分析

为了提高木薯收获机的工作性能,针对木薯块根拔起机构核心传动部件——驱动轴进行有限元分析。首先通过ADAMS建立块根拔起机构虚拟样机,并进行动力学仿真分析,求出驱动轴在工况下的扭矩;再利用力学分析方法,计算驱动轴的轴向压力、径向压力等;后采用ANSYS对驱动轴进行静力学分析,求出其最大应力、最大变形量以及最大扭转角。结果表明,驱动轴的最大应力远小于其材料的许用应力,表明该驱动轴尚存在优化空间,为进一步优化设计木薯收获机提供依据。     

花键轴扭转变形及破坏分析

从实际出发,综合考虑花键轴在弯矩和转矩作用下的组合变形情况,推导出其横截面上最大应力计算公式。通过理论分析,研究表明:在扭转过程中,花键轴横截面上最大应力随虚拟螺旋角增大而增大,其所能承受扭矩随虚拟螺旋角增大而减小。这一结论为花键轴和一些非圆截面轴的强度计算以及扭转变形规律提供了理论依据。     

采煤机扭矩轴承载性能的仿真研究

针对采煤机因受到冲击作用而产生过载进而受损的问题,对扭矩轴的结构进行应力分析,并对卸荷槽处的R值进行结构优化.结果显示,当选取扭矩轴卸荷槽处的R值大于30 mm时,最大应力值均大于许用应力值,扭矩轴在受到冲击或者过载作用时能够及时断裂,起到保护采煤机的作用.     

直列式双扭簧的扭矩计算及测试

某些空间小而需要大变形角的场合,或者要求扭矩作用接近于同一平面内的场合,往往使用直列式双扭簧,如图所示。对这样的弹簧如何确定它的扭矩与转角的关系并进行扭矩测试呢?为便于设计计算,我们根据普通扭簧的计算方法,导出直列式双扭簧的扭矩计算公式,并介绍测试用心轴直径的确定方法。一、扭矩计算公式直列式双扭簧在扭转过程中,内外层的扭矩相同而扭转角度不同,内外层的扭角之和为总扭转角度。