尺蠖型压电旋转驱动器钳位特性分析

采用MSC.Marc有限元软件的接触分析模块,对钳位过程中钳位块与转子的微观接触过程进行了研究,通过对钳位机构与转子间接触力学问题的分析,以及对转子接触摩擦状况的实验测试,提出了采用大钳位接触面的钳位机构方案.实验表明,采用大钳位接触面的尺蠖型压电驱动器在保证驱动器运动分辨率、运动稳定性的基础上,其承载能力比小钳位接触面的同类驱动器提高了2倍,大接触面钳位机构不仅有利于降低驱动器的局部磨损,而且还提高了驱动器的使用寿命.     

封隔器仿生六棱柱齿状卡瓦微牙痕及稳定性

为解决常规封隔器卡瓦在长期锚定套管壁时,卡瓦牙与套管接触面形成咬痕,过大的嵌入深度可能会导致套管损坏、失效,使套管壁遭到破坏。本文通过对比常规齿状卡瓦牙型结构参数,构建仿生六棱柱齿状卡瓦牙型结构参数,建立锥体-卡瓦-套管三维接触有限元模型,采用有限元数值模拟和正交优化相结合的方法得出仿生六棱柱齿状卡瓦最佳牙型结构参数为：卡瓦牙倾角α＇=18°、正六边形外接圆直径d=6 mm、相邻六棱柱卡瓦牙间距s=0.5 mm、卡瓦牙上底高c=0.5 mm和卡瓦锥角γ＇=15°。结果表明：优化后的仿生六棱柱齿状卡瓦比优化后的常规齿状卡瓦在套管内表面产生的应力减小了14.61%~15.25%,牙痕深度了减小44.12%~47.10%,可见仿生六棱柱齿状卡瓦的微牙痕效果。同时,由数值模拟得出不同摩擦系数下常规齿状卡瓦和仿生六棱柱齿状卡瓦与套管接触压力的合力随时间变化曲线,摩擦应力的合力随时间变化曲线和接触面积随时间变化曲线,从曲线可以得出仿生六棱柱齿状卡瓦的稳定性要优于常规齿状卡瓦。     

篦齿结构对封严性能的影响

建立二维篦齿模型,基于数值模拟方法,通过多种工况的计算,从分析齿腔内流场研究不同齿顶边缘以及齿顶倒角半径大小变化对封严特性的影响,并通过分别改变篦齿前后边倾斜角度确定篦齿最佳倾斜度。将计算数据和实验数据进行比较,发现变化规律一致,误差较小．研究表明：齿顶倒角半径是影响篦齿封严效果的重要因素,倒角半径小于0.07mm时,增大0.02mm,泄漏系数增大2%,倒角半径大于0.07mm时,每增大0.02mm,泄漏系数增大1%左右;当篦齿前倾角为20?左右,后倾角为35皛40?时为篦齿最佳倾斜度,且后倾角对篦齿封严的影响大于前倾角。     

顶部驱动钻井系统背钳装置研制

针对顶部驱动可靠性及工作环境要求以及现有顶驱背钳夹持范围小,夹紧性能不稳定,。安全性差,人工参与较多,易出现打滑,磨损钳牙、钻杆等问题,研制了一种新型顶部驱动系统背钳装置。该装置采用全液压驱动技术,具有结构简单,功能齐全,现场使用维护方便,自动化程度高等特点。结果表明:该装置完全满足钻井作业中上卸扣功能,并且具有良好的针对性和实用性,各项技术指标均达到设计要求。     

基于实验和数值仿真的钻具防顶卡瓦结构优化

现有技术及装备中对预防钻具上顶的研究较少,目前没有一套成熟的装置能够解决钻具在溢流关井后高套压引起的上顶问题。设计的钻具防上顶装置能够有效解决这个问题,装置所用卡瓦在工作过程中承受较大夹持力,其齿尖易发生磨损,直接影响防上顶装置的锚定性能。运用有限元和室内实验相印证的方法对卡瓦工作过程进行分析,分析了牙前角、牙顶圆角和齿顶距等参数变化对钻具应力分布的影响,通过数值模拟得到钻具Mises应力、接触压力及钻具轴向滑移量的变化趋势,优化出牙前角60°、牙尖部截面形状为圆角,且半径0.3 mm时为最合理的防上顶卡瓦牙型,并通过室内实验进行了验证。研究结果对钻具防上顶装置的卡瓦结构优化设计提供了理论依据。     

柱塞副微运动轨迹及微倒角对其影响分析

针对轴向柱塞泵柱塞副由于接触造成的磨损问题,建立了柱塞副油膜弹性流体动压润滑数值仿真模型,在此基础上分析了柱塞在缸体孔内微运动轨迹及柱塞与缸体接触状态.提出了柱塞微深度倒角的结构改进措施,通过仿真对比了不同尺寸倒角对接触程度的影响.结果表明:微深度倒角有利于减少柱塞与缸体孔的接触,倒角深度对减少接触的作用比倒角长度更加明显;所提出的数值模型和改进措施有利于实现柱塞泵的优化设计,通过降低柱塞副的磨损最终提高柱塞泵的寿命和可靠性.     

精梳机控制钳板的作用分析

通过实验分析了棉纺精梳机控制钳板的作用及效暴结果表明，采用控制钳板，可使精梳落棉中短纤维增加，长纤维减少，精梳落棉率可降低约２％；使用控制钳板，给棉罗拉与分离罗拉之间增加一控制点，有利于对纤维运动的控制和须丛的分离接合．     

制动钳及其约束对制动器热机耦合特性的影响

在定义零件间的约束关系和边界条件并且设置制动器摩擦系数、对流传热系数和橡胶衬套刚度等关键参数的基础上,建立了包含制动盘、摩擦衬片、制动块背板、活塞、制动钳、保持架、导向销及其橡胶衬套等零件的完整制动器热机耦合有限元模型.利用该模型对单次制动工况下的制动盘温度、周向应力和变形等热机耦合特性进行了分析.基于该模型将导向销橡胶衬套等效为弹簧单元和固定约束,发现橡胶衬套可忽略其几何结构等效为弹簧单元,但不可忽略为固定约束.最后,结合在制动器惯量试验台上开展的制动器热机耦合试验中热成像仪等设备测量盘面温度和变形的结果,验证模型的有效性,说明制动钳对制动器热机耦合特性有重要影响.     

截煤工况下镐型截齿的自旋转力学机理

针对镐型截齿截割煤岩过程中截齿自旋转的可能性,以及磨偏磨损等问题,分析不同截割状态下镐型截齿自旋转的原理,考虑截齿与煤岩体接触的不同工况,探讨截槽两侧不对称、非同时V形崩落的自旋转机理。通过建立截齿的结构参数、安装参数和煤岩性质与截齿受力等参数的自旋转模型,给出其自旋转的定量描述方法。截齿发生自旋转的影响因素和理论条件的仿真结果表明:影响截齿自转的最主要因素是煤岩性质和截齿齿尖作用半径,截齿自旋转的边界条件为截齿齿尖半角32°~40°、楔入角38.9°~50°、截齿齿尖作用半径8.5~10.0mm和摩擦系数0.60~0.84。所阐述的截齿自旋转的可靠性、建立的力学模型及研究方法,可以为复杂工况下截齿自旋转条件的研究提供参考。     

断线钳和液压钳剪切痕迹比较研究

目的研究总结出普通断线钳和液压断线钳作用于不同客体时所产生的痕迹种类特征和个体特征。方法分别用普通断线钳和液压断线钳在铅丝、铁丝和铜丝等不同硬度的客体上进行了剪切实验,并对普通断线钳和液压断线钳在不同客体上的成痕特征进行了分析比较。结果断线钳和液压钳形成的剪切痕迹在断头立顶和断面上存在很大差异。结论可以利用两种工具形成痕迹的不同推断出作案工具的种类规格,为类似案件的侦查破案提供线索,缩小侦查范围,甚至进行作案工具的同一认定。