基于有限元法的自润滑关节轴承静力学分析

根据GE30C自润滑关节轴承的实际结构、边界条件和工作载荷,建立了自润滑关节轴承的有限元模型,利用ANSYS workbench 13.0分析额定静载荷作用下自润滑关节轴承的应力和变形情况,得出衬垫的接触应力分布。通过改变衬垫的弹性模量,得出相应的接触应力和衬垫变形量,讨论衬垫材料的弹性模量对关节轴承性能的影响,为选择合适的自润滑衬垫材料提供参考。     

封隔器密封胶筒的尺寸优化

封隔器参数的选取对其工作性能至关重要,合理选择胶筒的形状尺寸可有效避免因应力集中、残余变形而导致的密封失效或起出困难。讨论了密封胶筒端面倒角、胶筒长度对接触应力的影响,进而分析两者对胶筒密封性能的影响。结果表明,40°~50°区间的倒角有助于提高胶筒与套管内壁之间的接触应力;增加密封胶筒长度,会造成接触应力下降。     

滚动轴承与轴过盈配合对轴承元件接触应力及变形量影响研究

基于滚动轴承在装配过程中轴承内圈与轴形成过盈配合的实际情况,对其进行力学理论分析。在此基础上利用建模软件对滚动轴承建立三维模型,在有限元环境下,进行材料设置、网格划分、边界条件设定、施加载荷等操作建立有限元仿真模型。分别对不同过盈量下轴承元件接触应力和变形量情况进行仿真。结果发现:轴承元件上的接触应力和变形量与过盈量成正比关系;轴承内圈与滚动体接触应力和变形量之差,随着过盈量的增加,逐渐高于滚动体与轴承外圈接触应力和变形量之差;同一过盈量下,轴承内圈、滚动体、轴承外圈的接触应力和变形量依次降低。此研究结论为轴承寿命计算、轴承制造提供了理论依据。     

编织衬垫关节轴承热力耦合分析

根据关节轴承相关的热传导理论,建立了基于ABAQUS仿真软件的动态热力耦合模型,分析了编织衬垫关节轴承温度、应力、变形的分布规律及摩擦热对轴承力学性能和结构尺寸的影响。运用自制的关节轴承试验机对轴承温度进行实时测量,得到热平衡状态时关节轴承内圈温度场的分布,并与ABAQUS热力耦合模型中关节轴承试验测点所对应的温度场分布进行对比。结果表明:相较于无摩擦热时,有摩擦热时内圈和衬垫的变形量变小;在接触区域衬垫变形呈现波动分布,与内圈的接触面积变大。适当的摩擦温度可以缓解编织衬垫关节轴承的应力变化,改善关节轴承的力学性能,延长使用寿命。试验与仿真结果的一致性验证了仿真模型的准确性。     

鼓形修形和偏载对直齿轮强度的影响研究

针对偏载会引起渐开线圆柱直齿轮产生严重边缘接触的问题,对鼓形修行直齿轮的抗偏载能力进行了研究。使用Abaqus软件构建了直齿圆柱齿轮副受载的有限元模型,从鼓形修行和偏载载荷两方面出发,以鼓形修行量和偏载载荷大小为变量,分析了鼓形修形量为0、20μm、50μm和偏载量为0°、0. 1°、0. 2°时齿轮齿面的接触应力和齿根的弯曲应力分布规律,并研究了鼓形修形量和偏载量两者之间的相互影响关系。研究结果表明:鼓形修形可降低齿轮边缘应力集中现象,使应力集中区向齿轮中部靠近;偏载会增加齿轮的接触应力和弯曲应力;修形能增强齿轮抗偏载能力,缓解齿轮边缘接触现象。     

自润滑关节轴承固化工艺的有限元模拟研究

针对自润滑关节轴承中聚四氟乙烯(PTFE)衬垫粘合问题,利用有限元软件ANSYS建立了GE100ET-2RS/PTFE自润滑关节轴承三维分析模型,得出了在固化工艺中,轴承内外圈、衬垫、固化固化工艺套环中的等效应力、接触应力以及接触应力随固化温度变化曲线,研究了固化工艺套环结构、固化温度对等效应力、接触应力分布的影响;同时对衬垫进行了剥离强度试验并根据试验结果对固化工艺套环进行了结构优化设计。研究结果表明,套环与轴承外圈的过盈量与固化温度对在固化工艺中衬垫的所受到的固化压力值影响较大,且固化压力与PTFE衬垫剥离强度之间呈线性正比关系;套环与外圈之间最佳过盈量为0.034 mm,套环最佳厚度为14.236 mm,优化后衬垫上平均接触压力从0.6 MPa提高到1.3 MPa,说明该优化方案可以用于有效地提高PTFE衬垫粘合质量。     

28°压力角直齿轮力学性能分析

分析对比了 2 8°和 2 0°压力角直齿轮的抗弯截面系数、最大接触应力和轮齿变形量 ,结合实际设计给出了这两种压力角直齿轮的第四强度相当应力分布。     

滑环式组合密封件的研究(Ⅱ)——阶梯形同轴密封件(斯特圈)的有限元分析

利用ANSYS建立了滑环式组合密封圈中应用较广泛的阶梯形同轴密封件（斯特圈）的二维轴对称模型,分析了滑环厚度对密封圈的变形和密封面处接触应力的影响;压缩量对密封件的接触应力、变形和VonMises应力的影响;液体压力对密封圈变形、密封面处接触应力和接触宽度的影响,结果证明随滑环厚度增加,滑环抵御变形的能力增强,密封面处的接触应力增大;压缩量越大密封件VonMises应力增加,变形增大,接触应力出现突变;随液体压力增加,O形圈和滑环变形增大,密封面处接触应力和接触宽度增加。     

螺杆泵定子温胀溶胀耦合变形及密封特性

采油螺杆泵工作时,定子在高温介质作用下发生温胀和溶胀,使定子脆化、膨胀等,降低螺杆泵密封性能。通过试验测得橡胶材料体积热膨胀系数及水浸和油浸时的溶胀参数,推导橡胶定子自由膨胀变形量表达式;对定子温胀变形进行有限元计算,使用温度当量法分析定子溶胀特性,耦合温胀与溶胀载荷进行有限元计算,得到型线的温胀与溶胀耦合作用变形规律。结果表明：定子发生温胀与溶胀变形时,定子型腔内表面变形量与壁厚成比例,最大变形出现在定转子接触位置;溶胀产生的变形量远高于温胀变形量。对螺杆泵密封特性进行有限元分析,得到定转子间密封带接触应力随温度与过盈量变化规律。结果表明：接触应力随温度和过盈量的增大而增大,油浸时最大接触应力高于水浸。     

织物衬垫型关节轴承的力学分析

针对织物衬垫型关节轴承工作时的承载特性,利用ANSYS Workbench有限元数值模拟软件建立其接触应力和变形的分析模型,通过压缩试验,测试了织物衬垫的压缩弹性模量参数,对自润滑关节轴承进行了静态负荷试验,验证了力学分析模型的正确性,为织物衬垫型关节轴承的结构优化、强度校核提供了可靠、快捷的计算方法。     

基于ALE流固耦合方法的刷式密封刷丝接触变形特性理论与试验研究

刷式密封刷丝接触变形引起的泄漏损失、刷丝断裂等问题较为突出,现有刷式密封流固耦合方法存在因刷丝接触引起网格畸变而难以计算的问题。提出基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法建立刷式密封刷丝接触变形特性三维瞬态求解模型,设计搭建刷式密封刷丝接触变形观测试验装置,设计加工基本型和有/无压力腔低滞后型共三种刷式密封试验件,在理论计算与试验测试结果相互对比验证的基础上,系统研究压比和刷式密封结构对刷丝接触变形和接触应力的影响,基于接触摩擦力量化分析比较三种刷式密封的滞后效应。研究结果表明,ALE流固耦合方法解决了传统刷式密封数值方法难以计算的问题,可准确计算刷式密封的流场特性与刷丝接触变形特性;在所研究工况下,无压力腔低滞后型刷式密封泄漏量和刷丝轴向变形量最大,其刷丝固定端接触应力也最大,基本型刷式密封泄漏量和刷丝轴向变形量最小但产生的滞后效应最强,有压力腔低滞后型刷式密封可以减弱刷丝变形和滞后效应,但末排刷丝与后挡板的接触应力最大,该位置易发生因应力集中而导致刷丝断裂。     

纤维织物型摩擦材料弹性模量的实验研究

介绍了织物衬垫型摩擦材料压缩弹性模量的实验测试研究工作,在液压压机上应用差分位移测试装置精确测试了不同压力下的衬垫变形量,从而获得衬垫弹性模量。对不同工艺固化压力下的衬垫材料弹性模量进行了实验研究,测试了固化压力对自润滑衬垫材料力学性能的影响。准确的衬垫摩擦材料弹性模量数据对应用自润滑衬垫材料的轴承设计计算具有非常重要的意义。     

变速箱双层套环式组合密封结构有限元分析

利用ABAQUS建立变速箱双层套环式组合密封结构的二维轴对称模型,分析了密封圈的压缩量、介质压力对双层套环式组合密封结构的接触应力、变形、Von Mises应力分布的影响。结果表明:随着压缩量的增加,组合密封结构的变形及接触应力增大,V形橡胶圈的受力减小;随着介质压力的增加,组合密封结构的变形、接触应力及V形橡胶圈的受力增大,因此,在较大介质压力条件下,应适当增加压缩量;适当改变双层套环的尺寸,可以使V形橡胶圈受力减小,且齿形套环不易磨损,使用寿命延长。     

支承方式对自润滑向心关节轴承承载能力的影响

以某自润滑关节轴承为研究对象,采用ANSYS软件建立不同支承条件下关节轴承的有限元模型,比较刚性圆环支承、弹性圆筒支承和弹性杆端支承对关节轴承的应力场和刚度的影响,结果表明:在相同载荷下,刚性圆环支承下轴承应力场分布较均匀,所受的整体应力最小,衬垫受到的接触应力较小,刚度最大,利于延长轴承的磨损寿命;弹性杆端支承下轴承整体承受的应力最大,衬垫受到的接触应力最大,刚度最小,会缩短轴承磨损寿命。     

纤维编织自润滑衬垫的温度场数值模拟

以自润滑关节轴承中的纤维编织衬垫为研究对象,采用有限元数值模拟与试样温度测量实验相结合的方式,建立了纤维编织复合自润滑衬垫试验温度场的有限元模型,并对试样在不同工况条件下的温升过程进行了有限元模拟,为自润滑关节轴承衬垫的性能评价和温度场模拟提供了理论基础和试验依据。     

齿形滑环密封圈密封性能分析及结构改进

建立了齿形滑环密封结构数值计算模型,采用有限元方法分析0形密封圈和滑环的接触应力和应力分布,并探讨介质压力、往复速度、摩擦系数和压缩量对密封性能的影响.结果表明,在静密封阶段,0形密封圈横截面内部应力集中在靠近凹槽底部区域,滑环足部与中间接触部位的变形严重.随着压缩量、介质压力的增加,齿形滑环密封圈密封性能和变形增加,...     

齿形滑环式组合密封的有限元分析

利用ANSYS建立齿形滑环式组合密封的二维轴对称模型,分析压缩量、介质压力及齿形滑环结构对组合密封的接触应力、变形、Yon Mises应力及剪应力的影响.结果表明:随着压缩量的增加,组合密封的变形及接触应力增大,O形圈的受力减小;随着介质压力的增加,组合密封的变形、接触应力及O形圈的受力增大,因此,在较大介质压力条件下,应适当增加压缩量;适当改变齿形滑环的尺寸,可以使得O形圈受力减小,且齿形滑环不易磨损,使用寿命延长.     

深水气井套管接头密封圈气密性分析

高压气井的套管在下入过程中,随隔水管在海洋环境中发生弯曲变形或振动,承受非均匀外载,使接头密封结构变形不一致,导致密封性能降低。应用线性Drucker-Prager塑性模型模拟作为套管接头二级密封的聚四氟乙烯密封圈,应用ABAQUS有限元软件建立高压气井套管接头密封模型,并分析聚四氟乙烯密封圈在内外压力作用下环密封面上的接触应力。结果表明:当套管外壁有集中载荷作用时,密封面上接触应力呈波浪形变化;集中载荷作用区域两侧60°位置上的密封面的接触应力最低,是套管密封最容易失效的区域。     

贫油润滑下深沟球轴承的接触参数分析

采用有限元方法对深沟球轴承进行摩擦接触分析,得到深沟球轴承的接触应力、接触变形量、径向变形量及相对滑移分布规律,研究结果与赫兹理论计算结果的吻合程度较好,证明了有限元分析方法的可靠性。分析了载荷、摩擦系数对轴承接触应力、接触变形量、相对滑移量和径向变形量的影响,结果表明,轴承的接触应力、接触变形、径向变形量和相对滑移量随载荷的增加而增大,而随摩擦系数的增加而减小。     

铁路货车圆锥滚子轴承偏载应力分析

以某35.7 t轴重铁路货车双列圆锥滚子轴承为例,基于ANSYS建立均匀载荷和偏移载荷下的轴承有限元模型,分析滚子与内外圈之间的等效应力,得出偏载应力对轴承接触应力的影响。结果表明:均匀载荷条件下,滚子与内外圈接触应力分布均匀;而在偏载条件下会出现应力集中,在一定范围内,随偏载距离的增大,应力集中越来越明显。