单梁桥式起重机横梁结构的瞬态动力学研究

对10t-24.8m的单梁桥式起重机横梁结构进行了瞬态动力学仿真分析.分析了不同加载时间对横梁结构的冲击影响以及在不同工位时桥式起重机横梁结构的时间-载荷动态响应特性,得出了不同加载时间对起重机系统振动的影响规律以及在不同工位时横梁的最大应力、振动位移、速度和加速度随时间-载荷的动态响应特性及变化规律,分析结果对桥式起重机的设计制造提供了较为可靠的试验数据和理论依据.     

大型液压机组合横梁结构设计及有限元分析

横梁是液压机主要零件的装配基体,要承受液压机的全部工作载荷,其结构关系到液压机的整体工作性能,是液压机设计的重中之重。以某大型液压机的拉杆预紧组合上横梁为例,首先对其进行结构设计,再借助有限元分析软件ABAQUS对其加载状态进行有限元计算,得到详细的应力及位移云图,进而对其强度、刚度及整体性进行分析,最终确定合理的结构参数。     

液压镦锻机下横梁结构的静态有限元分析

在对某液压机下横梁结构特点研究的基础上,以有限元软件ANSYS为工具,选用实体单元建立下横梁结构的有限元模型,并对模型进行了整体静态有限元分析,揭示下横梁结构的应力和应变的分布规律,获得了受力及变形危险点的位置,为其进行结构改进提供了重要的依据。     

机械结合面法向接触刚度和阻尼的理论模型

基于统计接触理论和等效粗糙接触表面假设,考虑微凸体在加卸载及动态载荷下的变形特征,建立了结合面法向静、动态接触模型,获得了单位面积法向静、动态接触刚度与接触阻尼(基础特性参数)。基于Kadin和Etsion的粗糙表面弹塑性卸载接触模型,通过引入微凸体卸载过程中残余变形与最大变形量及最大接触载荷之间的函数关系,建立静态加卸载接触模型。针对结合面间简谐动态相对位移,利用泰勒公式对静态接触载荷和接触刚度进行展开,得出了动态接触载荷、接触刚度的增量以及动态接触载荷下的能量损耗,建立了法向动态接触刚度和接触阻尼的计算模型。分析了结合面面压、动态位移幅值及振动频率对动态接触刚度和接触阻尼的影响规律,研究表明:法向动态接触刚度相对静态接触刚度有微小偏移增量,动态接触刚度增量和接触阻尼随法向面压及动态位移幅值的增大而非线性增大,动态接触刚度增量随振动频率增加呈非线性增大,而接触阻尼则随振动频率增加呈非线性减小。通过理论计算与试验结果的对比分析,证明了本文建立的结合面法向静、动态接触刚度及接触阻尼理论模型的正确性。     

基于绝对节点坐标法的钢索-滑轮系统动力学模型与响应迟滞特性

钢索-滑轮系统间的非线性接触特性严重影响了长距离软式传动系统变形及动态响应迟滞效应的准确计算。基于绝对节点坐标法建立了三维高阶钢索单元模型。在此基础上,建立了钢索-滑轮系统的动态接触模型,应用Hunt-Crossley接触模型计算法向接触力,采用LuGre微变模型计算较低相对运动速度下的切向接触力,准确描述了钢索与滑轮接触由动摩擦向静摩擦的转变过程。仿真结果与准静态实验结果的对比验证了模型的准确性,分析了钢索材料参数和末端载荷对钢索-滑轮系统动态响应以及钢索末端位移的影响。结果表明,钢索-滑轮系统的动态响应延迟时间由钢索材料特性及末端载荷决定;钢索末端位移主要受钢索刚度及末端载荷影响。相同条件下采用小比重钢索材料,适当增加末端载荷以增大钢索结构刚度,可减小系统传动中钢索的末端位移,有效提高钢索-滑轮传动系统的传动性能。     

基于绝对节点坐标法的钢索结构动力学模型与特性

基于绝对节点坐标法并引入高阶位移插值函数,建立可描述钢索截面变形和旋转的钢索单元模型。考虑重力,计算轴向载荷下钢索结构变形及动态迟滞效应,采用准静态实验和动态载荷下的解析解验证了模型合理性。对不同载荷、结构参数及材料特性的钢索进行了准静态变形和动力学响应迟滞仿真分析。结果表明：轴向载荷下钢索结构的刚度主要受其直径影响,初始张力和钢索长度对变形的影响有限,动态响应迟滞时间由其自身长度及材料特性决定。相同条件下采用大直径钢索并适当增大初始张力,可在一定程度上增大钢索结构刚度,减小传动过程中的末端变形,改善长距离工况下钢索的传动性能。     

曲轴端面加工中心立柱的动态特性分析

针对曲轴端面加工中心动态特性要求高以及立柱在不同工况下表现出不同的动态响应特性等问题,对立柱结构进行了动力学研究。基于ANSYS的动力学分析理论,对机床立柱模型进行了适当的简化,接触面间的接触特性采用六节点的等参数单元模拟结合部的接触特性,建立了动力学仿真模型。对结构进行了模态分析以及动态载荷下的谐响应分析,获得了机床结构的振动特性和变形分布规律;对不同工况下立柱的动态响应情况进行比较,提出了不同工况对立柱动态响应的影响规律。研究结果表明,随着主轴箱高度提高,结构固有频率有所改变,立柱动态响应越发明显;不同工况下立柱均在一阶固有频率附近发生最大位移;还明确了结构刚度薄弱位置,为进一步优化结构刚度提供了理论依据。     

大型六轴数控移动回转压头框式液压机上横梁可靠性分析

针对大型六轴数控移动回转压头框式液压机的特点,分析了液压机可靠性设计过程,建立了可移动载荷的上横梁强度和刚度计算模型及可靠性分析模型.采用验算点法( FORM)及蒙特卡罗法(MCM),利用MATLAB进行编程,计算其应力、变形及强度与刚度的可靠度,分析了强度与刚度及其可靠性随压头移动时油缸加载偏心距的变化规律,即随着偏心距的增大强度及刚度的可靠性呈增大趋势.     

液压机多油缸同步控制关键技术研究

介绍了一种多油缸同步驱动控制方案,该方案主要用于大型模锻液压机活动横梁的平衡控制,即在液压机活动横梁四角对称安装四个精密制造的液压缸,采用四个拉线位移传感器实时检测液压机活动横梁四角位移,利用数字阀控制液压缸输入流量,四个液压缸分别对液压机活动横梁四角水平位移进行调节,通过控制数字阀缝隙长度来间接控制液压缸的位移和速度,实现液压机活动横梁的水平控制。同时利用AMESim软件对该同步控制液压系统进行仿真,分析液压缸流量、位移与数字阀缝隙长度之间的变化关系。     

2MW风力发电机关键零部件有限元分析

有限元就是用具有一定大小的单元对原来连续的物体力学模型进行离散。这些单元仅在为数不多的节点上相连接,然后将等效力代替实际作用于单元的外力并施加在节点上。为每个单元选择一个能够表示单元位移分布规律的形函数,根据弹性力学理论中的变分原理建立单元节点力和位移之间的方程。最后把这种所有的单元联立起来组成方程组(以节点位移为未知量),最后解这些方程组。对风力发电机的增速箱中行星架和输出齿轮轴进行了有限元分析,将建立的限元模型的部件进行静态强度分析,得出行星架、齿轮轴轴在载荷下的应力分布规律和位移分布规律。利用有限元动力学分析理论,对齿轮轴进行模态分析,确定各部件的固有频率、相应振型和承受动态载荷结构设计中的重要参数。在最后,通过有限元分析软件ANSYS的优化功能,对行星架进行拓扑优化,为行星架的进一步优化设计提供了依据。     

巨型模锻液压机同步控制系统建模及仿真

为了提高巨型模锻液压机同步控制系统的快速响应性,在300MN模锻液压机的基础上,针对800MN模锻液压机的特点重新设计了同步控制系统,并基于液压基础理论和动力学理论,联合建立了活动横梁运行时同步控制系统的整体数学模型。将原方案和现有方案进行了对比仿真,结果表明:新设计的800MN同步控制系统的响应特性较原方案的响应特性有较大幅度的改善,响应速度和动静态精度均有较大提高。     

预紧组合结构液压机临界预紧力的研究

预紧组合结构广泛应用于大型液压机本体设计,预紧力的确定是其关键问题。针对锻造液压机,尤其是自由锻液压机经常处于偏心载荷工况这一问题,在现有的偏载工况机架受力分析模型的基础上,进一步引入预紧力,建立了液压机机架临界预紧力的计算模型,并以三缸双球铰液压机为例,推导了其临界预紧力计算公式。设计制造了以某厂120MN三缸双球铰自由锻造液压机为原型的1∶15的本体模型,并对该液压机处于不同工作载荷、偏心距分别为10mm和30mm工况下机架保持整体性所需的临界预紧力进行了实验测试。实验结果表明,所提的临界预紧力计算方法具有一定的可靠性,但该值偏安全。     

刚度和质量驱动的预紧组合框架式液压机多目标优化设计

为了满足液压机高刚度、轻量化的性能要求,提出刚度和质量驱动的液压机多目标优化设计方法。通过对98MN数控等温锻造液压机结构分析,抽取影响液压机刚度和质量的关键因素;运用正交试验设计方法进行试验,提取刚度和强度与关键因素之间的关系数据。采用一阶响应面建模方法建立上横梁、下横梁刚度和主要部件强度的数学模型,并用统计误差分析方法验证模型的有效性。根据部件结构,建立液压机整机质量的数学模型。进而建立以提高刚度和减轻质量为目标的液压机优化模型。运用非支配解排序遗传优化算法,对液压机上梁刚度与整机质量进行多目标优化,得到Pareto优化解集,可使98MN数控等温锻造液压机刚度提高5%、质量减轻10%。     

165MN自由锻造油压机组合梁强度分析研究

如何使组合梁的强度刚度达到设计要求是大型锻压机设计的关键技术之一.利用非线性结构分析软件Marc的接触模块,对165MN大型自由锻造油压机组合结构的下横梁进行了三维接触有限元分析,研究了在满载工况下的应力及变形.结果表明:锻压机在三缸工作时,下横梁的变形较小,下横梁受到的各个方向应力均小于许用应力,研究方法和结果将为大型锻压机组合梁的设计提供指导.     

大型六轴数控移动回转压头框式液压机成套装备机身刚度影响关系研究及验证

液压机的静刚度是保证其工作性能的重要指标。文中针对具备移动回转压头的无拉杆的组合龙门框架式压机进行研究。以THP34Y-1000G和S-THP34Y-1500作为样机,利用美国FARO公司生产的Laser Tracker X V2激光跟踪仪和瑞士Leica AT901-LR绝对跟踪仪对其分别进行静刚度的实验检测。建立空间坐标-载荷-变形的数学模型,利用1stOpt软件基于麦夸特法(Levenberg-Marquardt)和通用全局优化法对实验数据进行多元非线性回归方程拟合,得到并验证了该类型液压机上下横梁在不同载荷下通用的变形方程模型,为液压机结构的设计、刚度检测等提供借鉴。     

井下组合动密封波纹管设计及有限元分析

井下导向工具的组合动密封由机械密封、波纹管等组成,其中波纹管起角位移补偿和静密封作用,要求有足够的强度、轴向刚度和角位移补偿能力。根据导向工具的工作环境和空间结构设计角位移补偿波纹管的结构及参数。采用控制变量法对U型波纹管进行刚度计算,得出刚度的变化规律,确定波纹管的最终结构参数,并用有限元方法研究在内压载荷与径向弯曲载荷共同作用下,波纹管的结构参数变化对波纹管性能的影响,验证波纹管最终结构参数的合理性。     

300MN水压机活动横梁的变形规律

300MN水压机活动横梁受力复杂,其承载后的弹性变形不仅影响加工精度,而且使机架受力情况恶化。用Solidworks软件建立了活动横梁三维模型,在ANSYS中转化成有限元模型后对比分析了九种典型工况的承载变形情况。实验中通过安装在动梁上的位移传感器测量靠模加压的模间距之差分析动梁在锻压中的变形来验证仿真分析的正确性。仿真和实验结果表明:锻压时,动梁主要在加载方向发生了弹性变形,其大小与载荷和模具相关,偏载下同步系统作用能保持梁基本处于水平。根据仿真和实验结果推出正载下活动横梁变形的经验公式,具有实际的工程应用价值。     

巨型水压机主工作缸的有限元分析

应用有限元分析软件MSC.MARC对巨型水压机的主工作缸进行静力分析.以三万吨水压机的主工作缸为研究对象,模拟其在最大工作压力(45MPa)下的应力分布,并与实际测量值对比,验证了有限元模型及分析的准确性.同时分析了在仅改变螺钉位置的情况下,主工作缸各主要应力集中处的应力变化规律.     

深沟球轴承的载荷分布与刚度特征研究

采用有限元法计算了"奇压"与"偶压"两种受载形式下深沟球轴承的静力学响应。对比讨论了轴承内接触应力分布、轴承变形及刚度的变化特征。结果表明当外载荷达到某一值时,关键滚动体与外圈滚道接触中心的接触应力明显大于与内圈滚道接触中心的接触应力,并随着载荷的增加,这个趋势越发明显;两种受载形式下,轴承的位移与刚度表现出明显的差异,奇压形式下,轴承的径向位移小于偶压形式下的径向位移,而奇压形式下的轴承刚度则大于偶压形式下的刚度;相同载荷作用下,静力学方法计算的轴承径向位移小于有限元法计算结果。