机车轴箱双列圆柱滚子轴承损伤-振动模型及有限元模型的建立

课题组梳理、分析了前人对轴承退化过程的研究,在此基础上有针对性地提出了机车运行损伤-振动的耦合过程。通过振动微分方程导入可量化的损伤因子,初步得到与损伤相关的振动退化模型;对轴承退化过程进行了详细分析,包括轴承游隙与载荷分布的相互影响关系、内圈裂纹对轴承载荷分布的影响、载荷分布对内圈裂纹扩展的影响。同时利用VB语言编制了轴承载荷分布计算程序,提高了研究效率。根据运行的高速铁路轴箱轴承样品相关参数,建立了研究对象的损伤有限元模型,并得到了初步仿真结果。仿真结果表明：损伤裂纹两端出现了最大边缘应力值,内外圈滚道两端也有应力尖峰;裂纹改变了原有滚道接触应力走势与最大应力值,对接触应力造成直接影响。     

免耕圆盘刀破茬过程运动特性研究

免耕播种机被动防堵常采用圆盘刀来破茬,使得机具结构简单,减少了动土量,不破坏垄形。圆盘刀破茬过程中的运动特性对破茬装置作业性能具有重要影响。为此,建立了圆盘刀刀刃切割根茬部分的弧长方程,得出刀刃切割根茬弧长的变化规律,分析了圆盘刀半径和入土深度对破茬时间的影响,研究了圆盘刀滑移对破茬速度的影响,并对圆盘刀横向运动位移和速度的影响因素进行了探讨。该研究可为圆盘刀及免耕播种机的设计和应用提供参考。     

多功能缩尺破岩实验台的设计

近年来,随着中国基础建设的不断推进,硬岩掘进装备的短板日益凸显.为探究一种新型破岩机理,提高TBM硬岩掘进效率,设计多功能缩尺直线破岩实验台.课题组通过对不同新型破岩方法展开研究,观察围岩在破岩载荷下的变化,进而验证新型破岩机理,并为新型硬岩掘进装备的研发提供理论依据和技术支持.课题组设计的试验台可完成以下研究项目:1...     

基于流固耦合作用下盘形滚刀优化设计方法初探

流固耦合作用下盘形滚刀的设计是一全新的课题,本文分析了TBM盘形滚刀的研究现状,并对带约束的渗流场、应力场耦合下盘形滚刀刃形优化设计方法进行了初步探讨。本文提出的研究方法对真实地质条件下的TBM刀盘上刀具结构设计具有一定的实践指导意义。     

2BMX-5型小麦-玉米免耕播种机设计

针对用于一年一熟区免耕播种机的尖角型开沟器易磨损,且磨损后导致土壤扰动大、动力消耗增加、影响播种质量等问题,研究了能够拆卸前刀的楔刀型免耕开沟器以及传动机构,设计了刃口为圆弧形的前刀,并在此基础上设计了2BMX-5型小麦-玉米免耕播种机。样机分别在内蒙古、宁夏等小麦、水稻茬地进行了性能试验。试验结果表明,该机在播种过程中未发生堵塞,楔刀型免耕开沟器提高了通过性,开沟破茬效果良好,播种后土壤扰动小,种肥深度能够满足播种要求,在稻茬地的破茬率超过85％。     

TBM边缘滚刀运动特性研究

边缘盘形滚刀是全断面岩石掘进机中的易损部件,本文采用解析几何建立了边缘滚刀质心与刀刃点的运动模型。针对某TBM刀盘不同位置边缘滚刀,通过绘制其轨迹图线、速度和加速度曲线,比较不同倾角边缘滚刀运动特性。结果表明:边缘滚刀质心轨迹为螺旋运动,刀刃点轨迹按周期规律波动。越靠近刀盘外围,滚刀运行距离越大,刀刃点运动变化越剧烈。随着安装倾角增大,刀刃点速度和加速度在X、Y方向周期越小,峰值越大。     

凸曲前刀面硬质合金刮削滚刀的切削特性

在拖拉机领域,硬齿面刮削新工艺也获得日益广泛的应用。如莱阳拖拉机厂等,在采用中已收到了良好的技术、经济效益。但是也存在一些有待于进一步完善的问题,如刮削滚刀有时出现早期崩刃,重磨精度保持性差等。这些问题的产生,与国内外普遍采用的平前刀面大负前角硬质合金刮削滚刀(见图1,以下简称平刮削滚刀),在刀齿构形方法上尚不够恰当     

纤维基地膜侧开式滑切破膜播种单体设计与试验

针对秸秆纤维基地膜覆膜播种时膜孔尺寸大、形状不规则、播种质量差等问题,设计了一种侧开式滑切破膜精量播种单体,通过对其作业过程的理论分析确定了破膜成穴器、强开凸轮和播种单体的结构和作业参数,建立了膜孔长度数学模型,明晰了相关因素与膜孔尺寸互作规律,确定了影响装置工作性能的主要参数及其取值范围。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、压膜弹簧刚度、破膜刀楔角、破膜刀开启相位角为试验因素,膜孔长度合格率、粒距合格指数、播种深度合格率为评价指标实施田间试验,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理,结果表明：各因素对膜孔长度合格率影响由大到小依次为破膜刀楔角、作业速度、破膜刀开启相位角、压膜弹簧刚度;各因素对粒距合格指数影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度;各因素对播种深度合格率影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度。当作业速度为1.6～3.4km/h,压膜弹簧刚度为2N/mm,破膜刀楔角为30°,破膜刀开启相位角为-2.4°～1.8°时,膜孔长度合格率大于90%,粒距合格指数大于90%,播种深度合格率大于85%。     

玉米根茬破碎还田装置设计与试验

分析了玉米根茬破碎还田装置中直刀、旋耕刀、月牙刀的破茬原理,试验验证了月牙刀滑切破茬具有土壤扰动小、功耗低、破碎能力强的特点.以刀辊转速、机器前进速度、切刀入土深度为试验因素,以功耗、破茬合格率为试验指标,分别建立了表征月牙刀破茬性能的数学模型,确定最佳参数为:切刀入土深度48 ram,机器前进速度0.77 m/s,刀辊转速266 r/min.在试验范围内,切刀入土深度对功耗的影响最大;刀辊转速和机器前进速度对破茬合格率影响最大.     

保护性耕作破茬碎土刀设计与试验

针对深松作业时残留土块较大、破茬作业中机组载重过大等问题,设计了与深松铲互作效应的破茬碎土刀。结合机构互作效应时的运动学分析及深松铲的田间试验,确定破茬碎土刀刃口曲线与地面夹角为10°～70°,破茬碎土刀最小半径为180 mm,中间半径为215 mm,最大半径为235 mm,深松铲与破茬碎土刀的最小间隙为20 mm,并运用离散元仿真试验为机构配合设计的合理性提供依据。田间性能试验表明,互作效应装置与参照指标相比,破茬比率提高10. 92%、碎土率提高6. 04%、耗油量降低31. 39%;田间对比试验表明,互作效应的破茬碎土刀比分离作用的破茬碎土刀、圆盘刀、缺口破茬刀,在相同工况下,平均破茬比率分别增加了3. 53%、19. 38%、8. 86%;在不同工况下,比分离作用的圆盘刀,平均载质量降低20 kg,破茬比率提高13. 8%,耗油量减小7%,平均载质量降低40 kg,破茬比率提高5. 82%,耗油量减小21. 82%,比分离作用的缺口破茬刀,平均载质量降低20 kg,破茬比率提高4. 5%,耗油量减小12. 79%。因此与深松铲互作效应的破茬碎土刀,在降低载质量时性能较优。     

基于Abaqus的缺口圆盘刀开沟作业有限元仿真及分析

为分析免耕播种机破茬开沟部件开沟作业时圆盘刀与土壤之间的相互作用情况,在Abaqus有限元分析软件中建立了圆盘刀——土壤侵彻的三维动态有限元模型,在Explicit动态显示模块下进行仿真试验分析。搭建了基于室内土槽的圆盘刀牵引平台,通过土槽试验对有限元模型的正确性、有效性进行验证,结果表明:该有限元模型能准确模拟圆盘刀在土壤上进行开肥沟作业的过程。选取机组前进速度、圆盘刀入土深度和圆盘刀刀面与前进方向之间偏角等作为试验因素进行基于上述有限元仿真的正交试验,得到各因素及其一阶交互作用对模型中肥沟深度和宽度的影响规律。同时得到:在机组前进速度为1.67 m/s、圆盘刀入土深度为12cm、圆盘刀面偏角为6°时,破茬开沟部件所开肥沟质量最佳。     

行星齿轮轮齿本体温度场与闪温研究

利用齿轮啮合、摩擦学、传热学、赫兹接触等理论,研究了啮合过程中行星齿轮轮齿接触面的相对滑动速度及齿面摩擦因数的变化规律,推导了行星齿轮轮齿齿面接触应力模型。精确计算了轮齿不同啮合位置的摩擦热流密度以及轮齿端面、轮齿齿面等区域的对流换热系数。建立了轮齿本体温度场有限元分析模型,获得了行星齿轮轮齿稳态温度场。分析了标准齿廓和修形齿廓对接触应力及温度场的影响。在稳态热分析的基础上,采用有限元法进行瞬态热分析,得到了啮合过程中轮齿齿面瞬时温度分布。     

免耕播种机新型圆盘式破茬刀设计与优化

为了提高免耕播种机的防堵能力,结合现有圆盘破茬刀和波纹圆盘破茬刀的结构优点,研制了一种新型圆盘破茬刀。设计了新型圆盘破茬刀结构参数的5因素5水平正交试验,同时利用CATIA参数化设计方法对其实体进行建模和静强度分析。结果表明,圆盘厚度对圆盘刀的等效应力影响高度显著。在最优因素水平的基础上,建立的新型圆盘刀厚度与等效应力和应变的关系图,为不同厚度新型圆盘刀选择提供依据。田间牵引力测量试验表明:在工况相同的情况下,相同厚度新型圆盘刀与波纹圆盘刀相比,新型圆盘刀所需配重减少21%,牵引力减小30%,验证了设计的可行性,达到了节能减阻的目的。     

高效涂层滚刀的刃磨探索

随着我厂新型轮式拖拉机核心能力提升技改项目的逐步推进,LIEBHERR高效滚齿机、Gleason高效滚齿机陆续的投入使用。此类滚齿机切削时高速切削,所匹配的滚刀是高效涂层刀具,其滚刀材料是粉末冶金材料,涂层是欧瑞康巴尔查斯AP涂层,其涂层后微硬度(HV0.05):3200,刃磨滚刀所用砂轮是4BT9CBN砂轮,刃磨时存在让刀现象严重,砂轮前角角度保持性不好,导致刃磨效率底,砂轮耐用度差,刃磨刀具的质量不稳定。目前我厂没有专业的滚刀退涂设备,假如滚刀需退涂必须要发回涂层厂家进行退涂处理,退涂后再返回进行刃磨和涂层,这样导致滚刀的周转周期长,需投入的滚刀数量也较多,造成无谓的成本上升。文章阐述了对高效涂层滚刀不退涂刃磨的新方式新方法,具有成本低、效率高、推广型强等优势。     

基于多工况台架试验载荷的轮毂轴承受力分析

为了分析台架试验载荷工况对轮毂轴承疲劳寿命的影响,建立了轮毂轴承接触分析的三维有限元模型.分析计算在三种台架试验工况(径向、轴向及径向、轴向联合承载)下,轮毂轴承内外圈的最大应力位置与应力分布规律.模拟结果表明,轮毂轴承径向承载的Mises应力水平最高为3392MPa,径向、轴向联合承载应力水平次之为2431MPa,轴向承载应力水平最低为1960MPa;最大接触应力面积都为一小尖角,但不同工况分布位置不同,并随着应力的递减,等值应力面积逐渐增大:在三种工况下风外圈滚道与滚动体接触处的最大接触应力沿周向呈现不同的分布趋势.建模规则和分析结果对轮毂轴承的设计与生产具有一定的参考价值.     

齿轮滚刀磨损和破损原因的探讨

对生产中使用的齿轮滚刀磨损和破损形貌进行了分析 ,探讨了滚刀磨损和破损的原因及滚齿过程中滚削力和滚削温度的变化对滚刀磨损和破损的影响。     

基于ANSYS/LS-DYNA的直齿锥齿轮动力学接触仿真分析

针对直齿锥齿轮疲劳破坏中出现儿率最高的齿面接触疲劳强度问题,在UG中建立齿轮几何模型,利用ANSYS/LS-DYNA对齿轮进行动力学接触仿真分析,计算了齿轮副在啮合过程中齿面接触应力、应变的变化情况及两对轮齿同时接触过程中接触压力的分布情况。     

游隙对直驱式风电机组主轴承承载性能的影响

给出圆柱滚子轴承载荷分布模型和精确计算方法。采用Romax软件建立1.5 MW直驱式风电机组主轴系的仿真模型,分析轴承在7种游隙状况下,载荷分布变化趋势与滚子接触应力的大小,并与数值计算结果作对比。结果表明,当主轴承由正游隙变为负游隙时,载荷分布范围越来越大,滚子与内外圈接触应力呈由大变小再变大的趋势,当存在小的负游隙时,接触应力最小。为研究滚动轴承的承载能力和疲劳寿命提供了一种快速有效的方法。     

基于Hypermesh水田高留茬搅浆埋茬平地机打浆刀动态仿真试验

为研究水田高留茬搅浆埋茬平地机打浆刀在切割土壤时的应力变化规律,现以打浆刀切土相位角0°～180°为一个周期,将打浆刀的切土过程划分为6个部分进行有限元应力仿真试验。通过建立刀辊—土壤力学系统,并将其导入Hypermesh仿真软件中对打浆刀切土过程进行动态仿真,得到打浆刀切土时的应力云图与应力曲线,从云图和曲线中得出一个周期内刀辊上打浆刀工作时应力变化规律。经过综合评价和相关性分析,在打浆刀刚接触土壤,即切土相位角30°时,在刀柄与弯刀联结处出现应力最大状态,与应力曲线在动态仿真0～0.2 s过程中应力变化一致,在打浆刀侧切面刚切入土壤时,与刀柄相连部分产生最大应力,随着正切面切割土壤,应力出现扩散和回归,正切面抛土时,应力出现分布范围扩大现象,对应的应力曲线在0.2 s以后应力减小且保持稳定,且侧切面受到的平均应力是正切面平均应力的2.9倍。本探究为打浆刀优化与设计提供理论研究方向。     

新型倾斜波纹圆盘刀的运动学分析与仿真

以新型破茬圆盘刀-倾斜波纹圆盘刀为研究对象,基于Pro/E建模仿真软件,建立了三维模型;进行了圆盘上点运动学分析和运动轨迹动态仿真;验证了影响切割破茬质量的两大因素-波纹倾斜角θ和波纹数z的设计值θ=33°和z=40是合理的;并且对波纹圆盘刀进行了应力分析,确定了最大应力的部位和应力值.运动学仿真和应力分析的结果验证了倾斜波纹圆盘刀设计的合理性和可靠性.