行星架轴孔过盈配合面微动磨损研究

针对某行星架轴孔过盈配合面连接处的微动磨损现象,基于Archard理论磨损计算模型,结合有限元技术,提出了适用于行星架轴孔过盈配合面的离散化深度磨损修正计算方法。研究结果表明:非线性变化几何形状表面的离散化误差对过盈面微动磨损问题的有限元计算精度影响较大;过盈面周向上接触状态以粘着区为主,轴向上以混合区为主,微动磨损危险位置出现在行星架轴孔过盈面接触边缘的混合区域;当网格数量为500时,既能保证一定的收敛速度,又能保证计算精度;过盈配合面的磨损以轴向为主,危险位置出现在行星架轴孔内侧的接触边缘,当摩擦因数在0.1～0.3区间时,周向的微动磨损对于接触表面的摩擦因数并不敏感,增大摩擦因数可以改变轴向上的接触状态,从而减小轴孔过盈面的微动磨损。所得结论可为相关研究提供一定的借鉴。     

基于温差法的齿轮与轴过盈配合分析

基于温差法过盈装配过程,建立了齿轮与轴的过盈装配有限元模型,分析了过盈配合后的等效应力、接触压力、剪切应力和位移量,并讨论了过盈量、摩擦因数和齿轮内孔倒圆角对过盈配合的影响。研究结果表明,齿轮和轴的应力和应变存在边缘奇异性,齿轮的最大等效应力和最大位移发生在距端部约1 mm处,轴的最大剪切应力发生在接触表面内2 mm处;过盈量与组件的应力和应变呈近似线性关系;摩擦因数不影响过盈配合后的应力、应变;当齿轮内孔倒圆角半径为1 mm时,可以明显地改善边缘奇异性。     

套管偏梯形螺纹接头泄漏机理的有限元分析

用弹塑性有限元法。建立了API套管偏梯形螺纹接头接触问题的有限元力学模型。根据该力学模型，讨论了四种不同载荷，即，无过盈配合，套管轴向拉伸载荷50MPa；径向过盈配合0．05mm，无轴向应力；径向过盈配合0．05mm。轴向拉伸载荷50MPa；径向过盈配合0．1mm，轴向拉伸载荷336MPa。文中详细分析了这4种载荷下，API偏梯形螺纹的接触压力分布大小以及其螺纹之间的间隙，为其泄漏机理研究提供了研究思路和方法。研究结果表明，偏梯形螺纹之间大部分存在着间隙。其密封性存在着较大的隐患，因此。提出开发特殊螺纹接头套管，以适应我国西部高压深井、超深井以及水平井钻井的要求。     

牙轮钻头镶齿结合面应力分析的边界元法

应用二维弹性问题边界元法的基本理论，对过盈配合结合面间的应力状态进行了分析，用分块子矩阵的形式推导出相应的系统方程。以牙轮钻头镶齿过盈配合结合面间的应力状态分析为实例，编制了相应的过盈配合通用计算程序。计算结果表明，应用边界元法得到的牙轮钻头镶齿和孔之间的应力和位移的数值解与弹性力学的解析解相当接近。     

抽油机减速箱齿轮与轴过盈联接的设计计算

为使抽油机减速箱中齿轮与轴之间所采用的过盈配合加键联接的过盈量选取趋于合理,提出了过盈配合的选用原则是:既要使联接具有足够的固持力,又要保证零件在装配应力下不致损坏。还介绍了计算过盈量的方法和步骤,并列举了工程计算实例加以说明。     

Φ139.7mm套管偏梯形螺纹接头的有限元分析

采用有限元方法分析了φ139.7 mm（5 12英寸）套管偏梯形螺纹接头的等效应力分布和接触压力分布规律。分析结果表明：随着轴向拉伸力的增加，套管接头上的等效应力峰值逐渐增大；轴向拉伸载荷较小时，在有过盈配合的情况下产生的最大等效应力大于仅承受相同轴向载荷时产生的最大等效应力值；当轴向拉伸载荷较大时，在有过盈配合的情况下产生的最大等效应力反而小于仅承受相同轴向载荷时产生的最大等效应力值。螺纹接头两端是发生断裂破坏的始发点，螺纹间的接触压力主要发生在套管螺纹端部啮合的1~3牙内，其接触压力分布是不均匀的，随着轴向拉力的增加，接触压力增大。     

萝茨风机无键齿轮联接配合尺寸的计算与探讨

介绍了ＬＤＰＥ（高压低密度聚乙烯）装置中ＧＭＢ１４．９萝茨风机上同步齿轮与转子轴无键联接的结构，发生破坏的现象及原因，过盈配合的选择计算方法，无键联接过盈配合选择时应注意的问题；无键联接齿轮与轴的装配方法及保证可靠联接需采取的技术措施     

带有橡胶筒的膨胀套管内残余应力分析

根据弹塑性力学有限元法,建立了带有橡胶筒的膨胀套管的有限元模型,该模型中建立了3对接触对单元,即芯头与膨胀套管内壁接触对;橡胶筒内壁与膨胀管外壁接触对;橡胶筒外壁与外层套管内壁接触对。详细分析了橡胶筒厚度在1.5-3.5mm内,膨胀套管内的几种残余应力的定量关系,分析了膨胀套管内不同位置处,套管内残余应力的不均匀性,而导致套管内金属晶格产生不均匀的流动性。根据残余应力的分布情况,在所研究的膨胀套管结构尺寸下,得出了橡胶筒厚度的最佳结构尺寸范围为1.7-2.0mm,在此范围内的橡胶筒厚度,可以改善套管内的残余应力分布和改善金属晶格的流动性,为带有橡胶筒的膨胀套管结构尺寸设计提供了理论数据。     

过盈配合量对液压震击器阻尼阀性能的影响

阻尼阀是液压震击器成功解卡的关键部件。介绍了阻尼阀的结构原理及阀体与芯轴的配合结构。针对阀体与芯轴配合面的过盈量,对阻尼阀的工作特性进行分析,推导出阻尼阀在正常工作时阀体与芯轴合理过盈配合的接触应力算法。对ø178 mm规格液压震击器阻尼阀中阀体与芯轴过盈配合面接触应力进行了理论计算,利用ANSYS对理论计算结果进行分析,并进行了现场应用验证。结果表明:当阀体与芯轴配合面过盈量在0.04～0.05 mm时,过盈处形成润滑油膜,阻尼阀产生阻尼效应,使震击器的震击作用延时,延时时间保持在40～50 s,有效地防止了震击器误震; 同时避免了因过盈量偏大而引起的阻尼阀早期过度磨损,导致震击器失效。理论分析与试验结果相吻合,提高了产品的质量。     

卡箍式快开盖结构应力分析

采用面-面接触模型来模拟卡箍与筒体端部及平盖之间的接触过程,运用三维有限单元法对卡箍式快开盖结构进行了详细的应力计算,并着重对结构的接触应力进行了分析,得到了接触面上应力的分布规律.同时还按照JB 4732-1995《钢制压力容器--分析设计标准》要求对此结构进行了应力强度评定.     

井下流量控制阀金属密封仿真研究

智能井的井下流量控制阀中的金属密封对于其可靠性具有重要的影响。针对具有圆度误差的金属密封和滑套的密封副(以下简称为金属密封副),利用ABAQUS研究了介质压力和初始过盈量对其接触应力的影响。研究发现:①当金属密封副的2个椭圆截面长轴正交或重合时,接触应力沿接触环面分别呈“W”型或“M”型曲线分布。2种曲线上波峰和波谷处的接触应力的最值与密封面上的平均接触应力均随着介质压力、初始过盈量和滑套圆度误差的增加而增加; ②当金属密封副的2个椭圆长轴夹角θ为15～75°时,接触应力分布曲线的波峰和波谷的最值和密封面上的平均接触应力先减小后增加,且与θ的关系曲线均关于θ=45°线近似对称。     

确定牙轮钻头组合滑动轴承形状公差新方法

高精度组合滑动轴承形状公差的理论计算一直是一个难题。根据通用滑动轴承的表面几何特性,研究了形状公差与滑动轴承的接触强度之间的关系,提出了用接触强度极限设计原理确定形状公差的一种新方法。利用该方法,研究了牙轮钻头组合滑动轴承的小径孔圆柱度公差、大径孔的圆柱度公差和止推面垂直度公差的变化规律。结果表明,当形状公差超过某一临界值时,其接触应力会急剧上升。     

海上半潜式平台锚机长传动轴的检修

海上某半潜式钻井平台锚机经过多年的使用，锚机长传动轴有多个锈蚀麻点。由于锚机是进口设备，没有相关的技术参数，文章阐述了锚机长传动轴和轴承技术参数的测量和分析过程，并依据技术标准，确定了长传动轴的尺寸和公差配合等技术参数。分析认为，长传动轴与滚动轴承采用过盈配合，长传动轴的公差带为r6。长传动轴与滑动轴承采用间隙配合。用激光焊补轴的锈蚀麻点，在磨床上对焊补的轴段进行磨削，采用镀铁工艺修理轴的锈蚀部位，镀铁后，在磨床上进行轴的磨削加工，加工修理后的轴表面Ra=0.8 μm。锚机装配和试运行后，工作正常。该研究成果填补了海上半潜式平台锚机长传动轴检修的技术空白，对海上锚机长传动轴的检修具有借鉴意义。     

双台肩钻杆接头三维力学分析

建立了双台肩钻杆接头的三维有限元模型,利用显式动力学有限元方法分析了双台肩钻杆接头在上扣扭矩、轴向拉力和弯矩作用下的力学特性。相比二维轴对称模型,三维有限元模型可以考虑螺纹的螺旋升角,有效地模拟螺纹接头的上扣特性。计算结果表明,上扣扭矩的作用使得接头在螺纹牙、主台肩、副台肩处产生一定的预紧力,从而实现公扣、母扣间的过盈配合;轴向拉力使得螺纹牙上的接触压力上升而主台肩、副台肩上的接触压力下降,这一方面加重了螺纹牙的负担,另一方面也影响了接头的密封性能;在弯矩的作用下,钻杆接头的应力分布呈现出明显的非对称特性。此外,在上扣扭矩和轴向拉力作用下,各螺纹牙的承载很不均匀,两端的几牙螺纹承担了大部分的载荷,而中间段螺纹牙仅承担了小部分载荷。     

Ф14.0 mm钻齿与钻头本体齿孔的过盈分析

掉齿是影响空气钻井潜孔钻头寿命的主要原因之一,而钻齿与本体齿孔的安装过盈量直接影响固齿强度。通过建立Ф215.9 mm潜孔钻头Ф14.0 mm钻齿与钻头本体齿孔过盈装配的力学模型,对过盈量为0.040、0.060、0.065、0.070、0.075、0.080和0.100 mm时的装配应力及本体材料的径向位移进行了模拟计算,并对钻齿施加工作载荷,检验了其固齿效果。通过分析可知:过盈量小于0.065 mm时本体材料处于弹性变形状态;过盈量不小于0.080 mm时,本体齿孔的应力值较大,局部接触位置超出材料的抗压强度;过盈量为0.065～0.075 mm时,既有弹性变形又存在轻微的塑性变形,此时的固齿强度能够满足实际工况的需要。考虑到塑性硬化的作用,推荐该钻头下钻齿与本体齿孔的安装过盈量为0.065～0.075 mm。      

牙轮钻头轴承套装配应力有限元分析及试验

应用弹性力学理论对新型牙轮钻头的轴承套过盈配合进行受力分析,指出该方法具有局限性。采用ANSYS有限元分析软件和接触问题的有限元法,对新型牙轮钻头轴承套的装配进行仿真研究,确定了装配过盈量的最佳值。通过试验验证了理论分析的正确性和结构改进的可行性。