基于Workbench的重型电动数控螺旋压力机机身轻量化设计

针对当前压力机机身笨重与材料浪费的问题,以EP-12500重型电动数控螺旋压力机机身为研究对象,探索压力机机身结构的轻量化设计方法。首先,基于Workbench对压力机机身进行有限元分析,得到机身应力值远小于材料屈服强度的非承载区域;然后,采用拓扑优化模块对机身非承载区域进行拓扑优化;最后,以质量最小化为目标,确定机身结构材料去除区域的具体位置,实现对机身结构的轻量化设计。优化结果表明：优化后压力机机身的体积与质量均减小了9.65%,实现了机身轻量化,减少了制造成本;机身预紧工况下最大变形量增加了0.17 mm,打击工况下最大变形量增加不足0.01 mm,与原机身变形基本一致;机身预紧工况下垂直刚度为8.21 MN·mm^-1,打击工况下垂直刚度为13.08 MN·mm^-1,均满足使用要求;机身预紧工况下最大等效应力降低了2.51%,打击工况下最大等效应力降低了18.3%,降低了底座承受的冲击力,提高了底座的使用寿命。     

利用VOF模型模拟水环真空泵的气液两相流

水环真空泵的气液两相流动非常复杂,利用相关流体机械理论很难准确描述其流动规律,一定程度上增加了水环真空泵新产品的设计研发难度。本文结合2BEA-703型水环真空泵,建立了水环真空泵的三维瞬态Computational Fluid Dynamics模型。首先通过数值模拟分析了叶轮和泵腔内部的相态分布、压力分布以及固定截面的流线分布规律,然后对比分析了不同转速对水环真空泵内部流场的影响。根据仿真结果,准确地捕捉泵内气液分界面,揭示了气液两相流流动规律。研究结果用于新型水环真空泵的辅助设计制造,保证了产品的设计指标实现。     

等离子喷涂制备疏水氧化钇稳定氧化锆涂层及其抗垢耐蚀性研究

针对水环真空泵叶轮叶片、壳体等关键部件的结垢与腐蚀问题，采用等离子喷涂工艺和硬脂酸表面修饰的方法在Q235B基体表面制备疏水的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层。采用扫描电子显微镜、能谱仪、万能拉伸试验机、接触角测量仪等仪器和结垢试验、电化学试验等方法对涂层的微观结构及性能进行表征。结果表明，YSZ涂层表面具有“乳突”状的微纳结构，组织结构较为致密。Ni Cr Mo Fe粘结层的添加使涂层的结合强度提高了31%。硬脂酸修饰后涂层表面的平均水接触角达到141.8°，在过饱和碳酸钙溶液中浸泡后的结垢少，在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度与基体相比降低了94%，表现出良好的抗垢耐蚀性能。