液黏传动摩擦副温度场分布特性的模拟

为了揭示液黏传动摩擦副温度场分布规律,以矿用刮板输送机可控启动装置为研究对象,基于热传导原理建立了摩擦副三维瞬时热传导方程,采用摩擦功率法推导了热流密度数学模型,确定了摩擦副的对流换热系数。在ANSYS Workbench中建立了摩擦副温度场有限元模型,分别研究了不同接合压力和相对转速及整个软启动过程中摩擦副的温度场分布特性。结果表明:摩擦片和对偶片具有相似的温度场分布规律,均是沿内径至外径方向先上升后下降,温度最大值出现在接近摩擦副外径处;摩擦副温度随接合压力和相对转速的增大而升高;摩擦片每个菱形区域中心温度高于四周区域,容易形成热斑;整个软启动过程中摩擦副温度逐渐升高,在软启动刚结束时达到最大值,摩擦副接触表面高温区向中心靠近。温度场仿真结果为后续的摩擦副热—结构耦合分析打下了基础,提供了相关的理论依据。     

液黏传动摩擦副温度场分布特性研究

为了揭示液黏传动摩擦副温度场分布规律,以矿用刮板输送机可控启动装置为研究对象,基于热传导原理建立了摩擦副三维瞬时热传导方程,采用摩擦功率法推导了热流密度数学模型,确定了摩擦副的对流换热系数,在ANSYS Workbench中建立了摩擦副温度场有限元模型,分别研究了不同接合压力和相对转速及整个软启动过程中摩擦副的温度场分布特性。结果表明：摩擦片和对偶片具有相似的温度场分布规律,均是沿内径至外径方向先上升后下降,温度最大值出现在接近摩擦副外径处;摩擦副温度随接合压力和相对转速的增大而升高;摩擦片每个菱形区域中心温度高于四周区域,容易形成热斑;整个软启动过程中摩擦副温度逐渐升高,在软启动刚结束时达到最大值,摩擦副接触表面高温区向中心靠近。温度场仿真结果为后续的摩擦副热—结构耦合分析打下了基础,提供了相关的理论依据。     

面向热机耦合特性分析的制动器摩擦特性模型

以通风盘式制动器为对象,建立制动器热-机耦合有限元模型,并建立实测摩擦系数、最大恒定摩擦系数、最小恒定摩擦系数和等效恒定摩擦系数4种摩擦特性模型,进行紧急制动工况下制动器热-机耦合特性的仿真分析.通过对比分析4种摩擦特性模型条件下的制动盘瞬态温度场、应力场以及热变形情况,探讨了面向制动器热-机耦合特性分析的制动副摩擦系数特性的模型建立方法.     

极端气象条件下季冻区超长铁路隧道温度场分布规律

季冻区隧道温度场的分布及演变规律研究是提升隧道服役性能,保障通车效率的基础性工作。气象参数的代表性是决定隧道温度场分布规律的重要因素。以新宾隧道工程为例,在分析工程区近41年气象数据的基础上,通过三维足尺数值模拟分析了极端气象条件下隧道温度场分布规律。研究表明：新宾地区最冷月份以12-15方位风为主,其持续时间基本服从对数正态分布;不同气象组合条件下隧道温度场存在显著差异,新宾隧道抗冻设防重点在入口端;风向使得隧道出入口附近南北两侧温度存在较大差异,随进深增加温差逐渐减小直到消失;隧道出入口附近围岩负温区域随通风时间逐渐扩大且分布渐趋不均匀,隧道入口负温区长度和深度均随通风时间非线性增大,增大速率渐趋减缓。     

摩擦制动器温度场的研究现状和展望

对摩擦制动器温度场及摩擦副之间热分配机制、制动过程的能量转换现象、温度场求解方式、表面摩擦温度模型、温度和磨损的关系、热弹性不稳定问题、表面接触模型、热生成模型、表面氧化膜对摩擦系数的影响等问题的研究现状进行了综述和评价,最后展望了摩擦制动器温度场的研究方向.     

热连轧机工作辊轴承座的三维有限元温度场分析

本文以宝钢 2 0 50热连轧机工作辊轴承座热变形故障为研究对象 ,详细分析了轴承系统的内热源 ,确认轴承内部的摩擦热是轴承升温的主要热源。本文提出一种通用的计算思路 :建立由工件→轧辊→轴承→轴承座的热传导模型 ,用有限元方法和三维有限元温度场程序 ,研究分析了轴承座的温度场分布规律。     

考虑接触面局部散热的湿式离合器摩擦片滑摩温升特性

湿式离合器摩擦元件摩擦温升状态与车辆性能息息相关.首先考虑沟槽冷却、接触面局部散热和摩擦因数实时变化,引入了副间等效对流换热系数和等效增益系数,优化了温度场数值模型.通过有限差分法进行求解,并试验验证了有效性,比原模型具有更高的准确性.在滑摩稳定期,应用滑摩温度场优化模型分析了转速、油压对温度场的影响规律.用试验方法研究了润滑流量对滑摩温升特性的影响规律,并测得了变形失效过程的温升特性变化.      

转向架斜楔摩擦特性研究

为研究转K6转向架斜楔减振器主摩擦面的摩擦特性,设计了测量摩擦板在高频往复振动工况下动态摩擦系数的实验装置,测得不同工况下的摩擦系数,研究了压力、频率、振幅对摩擦系数的影响.在确定一个变量的工况下拟合得到摩擦系数和另两个变量的函数关系,并比较确定变量大小不同时函数关系的区别,进而分析3个变量对摩擦系数的综合影响规律.结果表明：除在低压力时摩擦系数会随振幅、频率增大持续增大外,摩擦系数随振幅、频率增大呈先增大后减小趋势,且频率增大引起的摩擦系数减小现象相比振幅增大更明显;除在大振幅、高频率时摩擦系数会随压力增大呈持续增大或先增大后减小趋势外,摩擦系数随压力增大呈现先减小后增大趋势.同时频率和振幅对摩擦系数影响规律的区别表明在往复振动工况下,测量摩擦系数更加符合摩擦板实际工作状态.依此结果,可改进现有斜楔减振器的参数以调整摩擦板摩擦系数大小,对于改善减振器性能以保证列车良好的动力学性能具有重要意义.     

高速干滑动摩擦系数的有限元仿真计算研究

针对高速运动下的摩擦副如滑靴与轨道之间存在摩擦磨损且实际工况下摩擦系数难以测定的难题,提出了一种利用有限元计算摩擦系数的数值研究方法。基于W-M函数法,利用MATLAB对不同粗糙度下的表面轮廓完成了数值模拟分析,采用ABAQUS二次开发,实现了在有限元中快速建立粗糙表面模型的功能。以此为基础,对滑靴在运行过程中摩擦系数的动态变化规律进行了研究,得到了摩擦系数与载荷、速度之间的数学关系模型。通过销盘磨损实验对其部分仿真结果进行验证,实验结果与公式预测误差在10%以内,证明了该数学关系模型的有效性,为高速下干滑动摩擦特性的研究奠定了基础。     

高速干滑动摩擦系数的有限元方法研究

针对高速运动下的摩擦副如滑靴与轨道之间存在的摩擦磨损现象，且实际工况下摩擦系数也难以测定的难题，提出了一种利用有限元计算摩擦系数的数值研究方法。基于W-M函数法利用MATLAB对不同粗糙度下的表面轮廓完成了数值模拟分析，采用ABAQUS二次开发实现了在有限元中快速建立粗糙表面模型的功能；以此为基础对滑靴在运行过程中摩擦系数的动态变化规律进行了研究，得到了摩擦系数与载荷、速度之间的数学关系模型；通过销盘磨损实验对其部分仿真结果进行验证，实验结果与公式预测误差在10%以内，证明了该数学关系模型的有效性，从而可为高速下干滑动摩擦特性的研究奠定基础。     

搅拌摩擦焊瞬态温度场数值模型的讨论

搅拌摩擦焊温度场数值模拟工作多侧重于产热模型及温度场分布规律等方面的研究,关于数值模型及其计算效率方面的报道相对较少。本文对AL6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊接过程瞬态温度场进行了模拟,对数值模型的相关问题进行了研究。在保证模拟结果与实验结果相符合的前提下,为提高计算效率,给出了合理的模型尺寸;分析了网格尺寸对温度场的影响;探讨了网格分区划分方案;分析了轴肩与搅拌针产热分配对温度场的影响。结果显示：模型宽度随板厚增加线性增大,而模型宽度与轴肩直径的比值随板厚的增加线性减小;有限元网格尺寸为1 mm时能有效地模拟温度场;焊缝中心处轴肩直径范围内的网格应当细化;合理的轴肩与搅拌针产热比例分别为75%和25%。     

搅拌摩擦焊瞬态温度场的数值模型

搅拌摩擦焊温度场数值模拟工作多侧重于产热模型及温度场分布规律等方面的研究,关于数值模型及其计算效率方面的报道相对较少。对AL6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊接过程瞬态温度场进行了模拟,对数值模型的相关问题进行了研究。在保证模拟结果与实验结果相符合的前提下,为提高计算效率,给出了合理的模型尺寸;分析了网格尺寸对温度场的影响;探讨了网格分区划分方案;分析了轴肩与搅拌针产热分配对温度场的影响。结果显示:模型宽度随板厚增加线性增大,而模型宽度与轴肩直径的比值随板厚的增加线性减小;有限元网格尺寸为1 mm时能有效地模拟温度场;焊缝中心处轴肩直径范围内的网格应当细化;合理的轴肩与搅拌针产热比例分别为75%和25%。     

模态耦合及摩擦系数速度斜率与黏滑运动的关系

摩擦尖叫的理论目前主要有摩擦系数-速度负斜率、模态耦合、黏-滑运动和锁-滑理论,但没有一种理论可以完全解释摩擦尖叫等现象.因此,深入探讨各个理论之间的内在联系对于统一摩擦振动和噪声机理的认识至关重要.以摩擦系数及其速度特性为切入点,基于考虑摩擦系数及其速度斜率的单点接触集总参数柔体-刚体组成的二自由度非线性摩擦振动动力学模型,通过理论推导和数值计算研究摩擦系数-速度斜率对模态耦合不稳定的影响,并根据摩擦系数及其速度斜率的符号形成4个区域,分析了4个区域的黏-滑运动的特点和极限环及工况依赖性,并指出在摩擦系数-速度正斜率情况下系统参数改变会导致Hopf分岔.     

箱梁水化热温度场时效模式及时变应力场

针对目前混凝土箱梁0#块在施工控制过程中出现早期裂缝现象,综合考虑混凝土材料特性、混凝土早期抗拉强度、混凝土水化热和对流边界条件的时变效应以及浇注时间的滞后效应,基于三维非稳定温度场理论,给出混凝土水化热温度场时效分析模式.采用大型通用软件对混凝土箱梁0#块水化热温度场和应力场进行三维数值仿真,得到水化热温度场和应力场时程关系曲线,总结了温度场和应力场时变效应规律.数值仿真与实测数据对比结果表明,水化热温度场时效模式更能准确地模拟工程实际.     

热连轧机工作辊轴承座的热变形场分析

以宝钢2050热连轧机工作辊轴承座的热变形故障作为研究对象,详细分析了轴承系统的内热源,确认轴承内部的摩擦热是轴承系统温升的主要热源,本文采用有限元方法,同时利用三维有限元温度场程序和SAP5软件,研究了轴承座的热变形场分布规律.     

橡胶O形圈/不锈钢配副往复摩擦生热特性

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对丁腈橡胶O形圈/316L不锈钢配副的往复摩擦生热特性进行有限元分析及试验验证.利用变参数法分析往复频率、摩擦系数、接触压力及环境温度对配副金属温度场的影响.结果表明:所建模型能较准确地分析橡胶/金属摩擦界面的摩擦生热特性.随着往复频率、摩擦系数和接触压力的增大,稳定阶段摩擦界面的温度升高;摩擦界面温升速率与初始环境温度无关;摩擦界面温度的稳定值与往复运动频率呈线性变化关系,与摩擦系数和接触压力呈"抛物线"状递增关系;摩擦过程中靠近摩擦热源的区域等温线较密集,温度梯度较大.     

钢丝绳润滑脂抗摩擦学性能研究

利用流变仪摩擦附件测试了钢丝绳润滑脂的摩擦系数,研究了基础油类型、基础油黏度、添加剂种类以及摩擦件的不同对钢丝绳润滑脂摩擦系数的影响。结果表明,基础油类型、基础油黏度、添加剂种类以及摩擦件的不同均对钢丝绳润滑脂摩擦学性能产生影响,得出了各个因素对钢丝绳润滑脂摩擦系数的影响规律。     

蠕墨铸铁在铁道车辆制动系统的应用

在分析车辆制动器摩擦温度场的基础上 ,研究了蠕墨铸铁在铁道车辆制动系统的使用性能。研究结果表明 :在车辆制动器服役条件下 ,摩擦速度与接触压力的提高 ,摩擦副的摩擦系数显著降低 ,而磨损率显著增加 ;在所研究的不同石墨形态的铸铁中 ,蠕墨铸铁不但具有低而稳定的磨损率 ,而且具有高而稳定的制动性能 ,是制造车辆制动器部件的合理选材。     

6110型柴油机活塞温度场及底喷冷却研究

采用三维建模软件Pro/Engineer建立了活塞的三维模型,将模型导入Ansys中进行活塞温度场的数值模拟,得到活塞三维温度场的分布;经过底喷冷却后使得活塞燃烧室中心部位温度降低了34℃,第1环槽和第1环岸温度分别降低了8℃和12℃.活塞的底喷冷却一定程度上对活塞的结构设计和改进提供理论依据.     

内燃机曲柄滑动轴承摩擦性能的数值研究

将JFO边界条件引入内燃机曲柄滑动轴承的数值模拟计算过程,在成功求解R eyno lds方程的基础上,选择Ho lland法对一具体的内燃机曲柄滑动轴承的摩擦性能进行了深入研究。通过数值研究,得出了内燃机曲柄滑动轴承在工作过程中连续转动720°范围内载荷的变化规律、摩擦力的变化规律、摩擦系数的变化规律以及所消耗功率的变化规律,通过理论分析,对这些规律进行了解释。