提高高铬铸铁抛丸机叶片寿命的途径

本文对接近共晶成分的20%Cr和17%Cr的高铬铸铁,采用简便的定向凝固铸造工艺和改进的热处理工艺试制抛丸机叶片。在使用钢丸的工况下,所试制叶片的使用寿命达670小时,超过世界名牌产品瑞士GF叶片100%;在使用铁丸的工况下,所试制叶片的使用寿命达380小时,超过国内先进水平的叶片55%。叶片的实际运行试验和磨面分析结果表明,在使用铁丸的工况下,叶片主要是切削磨损,但反复冲击下材料的剥落也起着重要作用,提高叶片的硬度和降低残奥量,有利于耐磨性的提高;在使用钢丸的工况下,叶片的失效主要是由于反复冲击下材料的剥落,而切削所起的作用较轻微,降低残奥量和改善马氏体的韧性能有效地提高耐磨性。碳化物垂直于磨面的定向排列,亦有利于提高耐磨性。     

高铬铸铁抛丸机叶片的研制

本文对接近共晶成分的20％Cr和17％Cr两种高铬铸铁,采用简便的定向凝固铸造工艺和改进的热处理工艺试制抛丸机叶片。前者用于钢丸的工况下,使用寿命达670小时,超过世界名牌产品瑞士GF叶片100％。后者用于铁丸的工况下,达380小时,超过国内优质叶片55％。试验结果表明、在使用铁丸的工况下,叶片主要是切削磨损、但反复冲击下材料的剥落也起着重要作用,提高叶片的硬度和降低残奥量,有利于耐磨性的提高。在使用钢丸的工况下,叶片的失效主要是由于反复冲击下材料的剥落,而切削所起的作用轻微,降低残奥量和改善马氏体的韧性能有效地提高耐磨性。碳化物垂直于磨面的定向排列,也有利于提高耐磨性。     

固液两相流对螺旋离心泵流场影响的数值分析

以螺旋离心泵为对象,以 fluent 软件为工具,利用标准k-ε数学模型对其内部三维流动进行数值模拟.计算清水和不同颗粒直径、不同体积分数的含沙水在螺旋离心泵内的液固两相流场,分析颗粒直径、体积分数、速度、压力等流动参数在泵内的分布规律及其相互影响.研究结果表明,按照颗粒的粒径范围和体积分数来设计叶片型线,可以减小叶片磨损,提高叶轮的使用寿命.     

水平移动式抛丸机设计与实验

针对移动式抛丸机应用中存在的问题,以实际课题为依托,简述一种水平移动式抛丸机的组成及原理,设计了抛丸机的关键部件抛丸器的结构并确定了相关参数。实验证明,该机在使用中抛打效果好,结构简单可靠,性能稳定,具有推广价值。     

复杂载荷下轴流压气机叶片疲劳损伤数值研究

为提高叶片的服役寿命,针对压气机叶片疲劳损伤进行了数值研究。在获取叶片表面气动压力及强度分布的基础上,结合非线性连续损伤力学模型,得到叶片多级加载损伤累积方程,提出了开展结构寿命预测和损伤评估的数值计算方法。对轴流压气机叶片在典型工况转速下受离心、气动复杂载荷作用下的应力分布规律和疲劳损伤行为进行了分析。计算结果表明:叶片排气侧4%叶高处有明显的应力集中,容易发生疲劳失效;在叶片疲劳加载过程中,损伤累积速率逐渐增大,加载周期的末期易发生瞬时断裂;考虑载荷顺序对损伤累积行为的影响,和Miner线性损伤模型相比,多级加载损伤模型体现了损伤演化过程的非线性,计算结果更为准确。     

现代汽轮机叶片阻尼结构形式设计方法的研究

为了提高叶片的安全性,现代汽轮机叶片尤其是长叶片在设计中较多地采用了阻尼结构,增加叶片的阻尼以降低叶片响应,从而降低叶片的动应力．通过对叶片阻尼结构的分析研究,提出了汽轮机叶片获得最佳阻尼的阻尼结构设计方法,即首先通过一系列动力计算获得对应叶顶响应最小的最佳摩擦面正压力,再由静力分析获得其最佳阻尼,使得在现有结构下其动应力最小．分析了一个工程中实际使用的阻尼叶片,获得了它的最佳摩擦面正压力及最佳阻尼设计间隙．     

基于流固耦合的风力机预应力模态分析

以某1.5 MW水平轴风力机风轮为研究对象,考虑风轮旋转气动力和结构的流固耦合效应,运用ANSYS Workbench有限元分析软件,计算出不同风速时风轮旋转气动力与结构流固耦合作用下的压力.将压力作为输入载荷对风轮结构进行静力学分析,进而转换为预应力条件下的模态分析.结果表明:风力机运行时,叶尖处的变形最大,叶片上距离叶根3/4段处和叶根部有明显的应力集中;最大应力在额定风速以前随着风速的增大而增大,额定风速以后变化较小;叶片最大变形量随着风速的增大而增大;旋转效应使得风轮各阶模态所对应的频率增大.     

喷丸强化连杆残余应力的测试与分析

为比较滚筒抛丸机喷丸和悬挂式抛丸机喷丸在连杆表面产生的残余压应力的大小，用钻孔贴应变片法对喷丸强化连杆的表面残余应力进行了测试．结果表明：喷丸强化能够有效地在连杆表面产生残余压应力，且悬挂式抛丸机喷丸在连杆表面产生的残余压应力大于滚筒抛丸机喷丸引起的残余压应力．文中对测试误差来源也进行了探讨．     

水平移动式抛丸设备的噪声分析

为了满足噪声环保的要求,针对水平移动式抛丸机的工作原理及具体结构进行研究,分析了水平移动式抛丸机产生噪声的主要来源及其危害。通过对水平移动式抛丸机的现场试验,对噪声的产生进行了定性的分析及定量比较,并对不同来源的噪声提出了控制措施。结果表明,通过减小无效冲击可以降低噪声污染,这是提高设备工作效率的一种方法。     

熔模铸造高铬铸铁抛丸器叶片耐磨性

以正交试验法研究高铬铸铁抛丸器叶片最佳热处理工艺参数,通过添加微量钒元素及纳米WC/TiC颗粒,改善高铬铸铁件的耐磨性并提高使用寿命,取得了初步的成效。试验结果发现：当淬火保温时间3 h、回火温度450 ℃、回火时间2 h、叶片硬度60 HRC时,耐磨性最好;微量钒元素和纳米WC/TiC颗粒的加入,可细化叶片微观组织,改变碳化物形貌,使叶片耐磨性提高30%。研究结果表明,优化热处理工艺和添加特殊成分可提高高铬叶片的耐磨性,提高综合效益。     

某低压涡轮工作叶片高温低循环疲劳寿命预测

针对某航空发动机低压涡轮工作叶片建立了全尺寸有限元模型·根据台架试验及实际工作承载条件,综合考虑叶片工作时所承受的离心负荷与气流力,进行了弹塑性有限元分析;研究了箍带与叶身小孔的配合间隙对结构应力场分布的影响,发现叶片结构强度的薄弱之处为榫头第一喉部、叶身小孔及叶背一侧圆根处·以此为依据,对叶片进行了高温低循环疲劳寿命预测·计算结果表明:叶身小孔与箍带的最大配合间隙对结构静强度及寿命影响较大,寿命计算时应当考虑平均间隙量的影响;随着计算温度的提高,寿命计算结果大幅度下降·     

Finite Element Analysis of Diamond Saw Blades to Prevent Steel Base Wear

The FEM analysis of stress and deformation of steel base of the special diamond saw blades are carried out.The small carbide round segments are welded on the side of blades in order to increase the side wear re sistance of blade.Comparing with conventional saw blade,the maximum stress val ues of reasonable special saw blade are reduced respectively about 17 % 33%,and the maximum deformation values are reduced respectively about 26" D.7%in thetangential(X),radial(Y)and axial(Z)direction.The stress co...     

涡轮增压器叶片高低周疲劳寿命特性分析

转子是涡轮增压器高速旋转部件,在运行中承受高低周疲劳载荷,其安全运行尤为重要.为获得涡轮增压器叶片的高低周疲劳寿命,通过改变高低周疲劳中高周应力比和单个复合疲劳载荷块中的高周频率,分析疲劳寿命特征,建立了基于Miner理论的寿命评估模型,利用此模型分析得出160 000 r/min转速下涡轮叶片的高低周复合疲劳寿命.通...     

利用三维接触有限元法的透平叶片枞树型叶根轮缘优化

采用三维接触有限元方法对透平叶片枞树型叶根轮缘结构进行了优化研究.以单个叶片为研究对象,采用零阶一阶算法、智能优化算法及模式搜索算法对叶根轮缘的7个特征尺寸进行了优化分析;结合实际工作状态,建立了3个叶片及轮缘的多变量优化模型,采用模式搜索算法对叶根轮缘结构进行了优化.结果表明:以单个叶片为例,在综合考虑优化精度和优化时间的情况下,模式搜索算法是解决叶根轮缘优化问题的最优方法;利用符合实际的模型可以得到能使叶根轮缘最大等效应力大幅度减小的优化结构,优化前后叶根和轮缘的最大等效应力位置基本不变,最大等效应力分别减小11.96％和21.63％.     

锯切参数对圆锯片动态稳定性的影响及优化

利用有限元法和正交试验法相结合研究圆锯片在夹紧比、回转速度、锯片的厚度不同水平下的固有频率和应力状态,以此来研究锯片的动态稳定性.结果表明夹紧比增加可以提高锯片的固有频率,降低锯片的径向最大应力和切向最大应力;锯片基体厚度的增加也可以提高锯片的固有频率,而对锯片的应力影响不大;回转速度增加对锯片的固有频率影响不大,却可以大幅度地提高径向最大应力和切向最大应力.综合切削因素得到锯片的最优锯切参数为：夹紧比0.4,回转速度228rad/s,基体厚度2.2mm,节块厚度2.8mm.     

实验室砂尘颗粒冲蚀-腐蚀交替试验技术研究进展

 调研了砂尘环境、砂尘颗粒冲蚀相关的试验方法,着重对比砂尘流高速冲击试样方法的相同点和主要区别,确定了喷磨试验方法更适合开展压气机叶片、风扇叶片的冲蚀试验研究。冲蚀试验设计采用 GJB 241A-2010、GJB 242A-2018所示成分和粒度的砂尘,通过控制送砂速率和试验时间达到实际服役中压气机转子叶片、风扇叶片的砂尘作用量,当量发动机使用1年的砂尘冲刷环境。另外,采用砂尘颗粒冲蚀试验与GJB 150.11A-2009盐雾试验交替的方案更贴近实际环境。     

42 CrMoA高强连接螺栓材料与断裂特征

42CrMoA高强连接螺栓广泛用于风机叶片与轮毂的连接,风机叶片结构复杂性和运行波动性导致载荷复杂交变,长时间交变载荷会造成叶片连接螺栓高频疲劳损伤,螺栓的疲劳失效断裂是风机安全运行急需解决重要问题。以某2 MW风力机叶片42CrMoA高强连接螺栓材料为研究对象,利用PLG-50高频疲劳试验机开展不同加载条件下螺栓材料高频疲劳实验研究。研究结果表明,650 MPa载荷下6.444 9×10~6周次后试样尚未断裂,750 MPa载荷下的试样疲劳寿命达1.056 4×10~6周次;疲劳损伤具有多疲劳裂纹起源区特征,试样断裂是由于多源裂纹交汇后形成峰线所导致;在相同的最大应力加载下,应力振幅越高,裂纹扩展速率越大,高频疲劳寿命越低。研究结果对揭示风机螺栓损伤断裂原因和风机安全运行具有重要意义。     

基于机器视觉的风力机叶片损伤检测系统

针对风力机叶片表面出现的磨损等早期损伤特征现象,传统损伤检测方法存在高成本低效率等问题,设计了一种基于机器视觉和图像处理相结合的风力机叶片损伤检测系统。通过搭建机器视觉实验平台完成风力机损伤叶片图像采集和处理,通过使用HSV进行颜色平面提取,卷积运算、高亮显示操作滤波,选用自动阈值分割方法中最小均匀性度量法进行阈值分割处理,最后通过数学形态学去噪处理,腐蚀、膨胀、开运算等操作完成特征提取,设计了基于LabVIEW的风力机叶片智能图像识别系统,通过对图像处理后的损伤特征识别效果调试,完成性能测试。实验结果表明,基于该算法处理后的图像在设计的识别系统内准确识别率达到92.3%,并对裂纹损伤进行目标测量得到实际长度且绝对误差最大为3mm。该系统满足叶片检损的要求,实现对风力机叶片表面裂纹、轮廓磨损等损伤的图像处理和识别,并对损伤处进行标记、计数和测量,实现无损探伤,为兆瓦级风力机叶片损伤检测提供方法借鉴和图像处理、系统设计的技术支持。