内燃机曲轴曲柄肖磨损预测

本文讨论了内燃机曲轴曲柄肖的工作状况与磨损。按一般工况，给出了曲柄肖磨损的数学模型和计算方法。通过对“工农－12”型手扶拖拉机的发动机曲柄肖为例，进行磨损的计算值与实测值的对比，表明了这种方法可预测在正常工况下运行的曲柄肖的磨损。也可用于其它机型曲柄肖磨损的预测。     

内燃机气缸套磨损预测

本文给出了气缸套磨的数学模型和计算方法.通过“东方红—30”拖拉机的发动机(390)第一缸气缸套为例进行了磨损的计算值与实测值的对比,表明了这种方法可预测在正常工况下运行的气缸套的磨损,也可用于对其它机型缸套磨损的预测.     

间隙球铰接触区域快速检索及磨损问题高效求解方法

针对多体系统中间隙球铰接触磨损计算效率低的问题,提出一种基于查找表的间隙球铰接触区域检索和磨损预测方法。将球铰接触界面离散化,并将离散点的几何位置、运动参数及磨损信息存储为查找表;任一瞬时球铰内接触探测可通过检索查找表的方式来实现,避免逐点计算空间距离的复杂性;采用修正的赫兹接触模型求解微间隙球面共形接触问题,相对有限元方法有较高计算效率,并可获得较精确的应力分布;在统一计算模型下实现多体力学与接触磨损分析的有效集成。含间隙球铰的空间连杆机构动力学与磨损耦合分析结果表明:曲柄105转磨损周期内,球铰磨损区域基本位于纬度-30°～80°之间,在经度方向的磨损区域随时间而逐渐扩展;总计算耗时为83min,较有限元接触磨损分析具有更高的计算效率。     

90°弯管固液两相流粗颗粒磨损特性的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)与离散单元法(DEM)相结合的方法,并将离散随机游走(DRW)模型和颗粒湍流调制模型自定义到相间耦合模型中,研究了模型中各个作用机制对弯管内磨损的影响.结果表明:考虑流体与颗粒的双向耦合作用是模拟粗颗粒两相流动和弯头磨损预测的必要条件;升力对颗粒分布及磨损有较大的影响,而其他次要力影响可忽略不计;重力施加方向不同导致最大磨损率增大20%,但磨损规律相似,最大磨损位置都在约弯头85°处;颗粒在大体积分数工况下,颗粒在弯头的局部聚集使颗粒间碰撞占主导机制,但随着体积分数降低,湍流调制对磨损预测产生一定影响.     

油润滑直齿轮的齿面磨损

高速重载齿轮常常工作在混合润滑状态,为了准确预测齿面的磨损程度,提出一种油润滑齿轮的磨损分析模型,使其能够在微观尺寸上对混合润滑齿面的磨损过程进行准确地描述.依据实测的齿面形貌特征生成非高斯粗糙面,将热-应力耦合分析结果作为混合润滑分析的工况条件和初始条件,研究一定工况下齿面的应力分布、润滑状态及磨损趋势,进而揭示了齿面磨损机理.结果表明:油润滑齿面磨损率受多重因素综合影响;粗糙峰的形状及分布方向会显著影响齿面的磨损程度;磨损率的预测结果与试验数据较为一致,表明混合润滑齿面的磨损预测方法具有实际工程意义.     

基于二维模型的连杆齿形配合面微动数值分析

以某柴油机锯齿定位型连杆大端为研究对象,应用有限元技术对连杆大端齿形配合面的微动作用进行数值计算和研究.对连杆体作必要简化并建立二维有限元模型,以连杆预紧工况、最大受拉工况、最大受压工况为基础,对齿形配合面的微动滑移量、法向和切向应力进行了计算,分析了微动磨损摩擦功参数W与扩展裂纹位置的预测参数G;定量解释连杆大端齿形配合面的微动损伤问题.研究结果表明,适当减小接触面摩擦系数并在合理范围内降低螺栓预紧力,均会对减少锯齿处微动磨损行为产生积极影响.     

基于性能预测的水泵优化设计方法

应用半经验、半理论的方法,提出了一种符合工程设计实际的水泵性能预测与分析方法.利用水泵进出口速度分布等宏观物理参量描述流体在叶轮流道内的流动,借助速度三角形分析计算离心泵内的各种损失,揭示了几何参数对水泵性能的影响趋势,并对水泵进行了综合性能预测.结果表明,该方法输入变量少、易于编程、计算速度快,可预测设计工况和非设计工况下的水泵性能.     

混合润滑下齿面磨损预测研究及试验验证

高速重载齿轮常常运行在混合润滑状态,粗糙齿面存在着较大的摩擦和极高的闪现温度,继而产生较高的能量损耗,并加速接触表面磨损失效进程.为准确预测混合润滑条件下的齿面磨损率,提出了一种新的磨损分析模型,使其能够在微观尺寸上对混合润滑区域的磨损过程进行准确的描述.在磨损分析之前,考虑了接触区域存在的热-弹-流耦合现象,建立了齿面磨损计算的数学模型,给出了计算模型中各参数的确定方法,并讨论了其适用范围.研究了一定工况下直齿轮齿面的接触情况、应力分布、闪现温升、润滑状态、摩擦以及磨损趋势,结果发现:齿面磨损受到多重因素的影响,其在齿面的分布也是非线性的;接触区域的温升会极大地改变混合润滑区域的润滑与摩擦界面;同时粗糙峰接触效应造成了较大的且剧烈波动的局部磨损率,加剧了齿面磨损程度.磨损率的预测结果与齿轮磨损试验的测量数据较为一致,表明文中所得模型可为齿轮的传动设计以及实际工程应用提供依据.     

活塞稳态温度与柴油机运行工况的关系研究

利用存储式活塞稳态温度测试系统,基于负荷特性曲线,对连续工况下活塞稳态温度进行测量.综合分析测试数据,分别对9个和25个工况点活塞温度用二次多项式进行拟合,计算了中间工况下活塞温度.结果表明:活塞温度分别随转速与扭矩的增加而呈现明显增加趋势;二次多项式拟合方法能有效获得中间工况活塞温度,满足大多数工况下的工程计算精度要求,可用于预测未知工况下的活塞稳态温度.利用该方法可有效获得部分负荷工况下活塞的稳态温度,也可为缸内三维燃烧和排放的活塞侧边界条件的获取提供支持.     

船用二冲程柴油机气体力简谐分析方法对比研究

为精确分析船舶推进轴系因缸内气体力产生的共振效应,恰当地选择了气体力谐值计算方法,结合实测柴油机示功图,探讨了获得柴油机气体力曲柄销切向分量,进而对其进行数值计算,并确定各简谐分量的方法,且与英国劳氏船级社图线法和中国船级社公式法的计算结果进行对比,分析了误差规律.结果表明,在发动机满足几何相似、工况相似等基本条件下,图线法和公式法可满足一定精度的要求.但在适用范围之外,只有根据实测示功图,结合柴油机结构、特性参数进行数值分析的方法才是最精确的.     

齿轮啮合摩擦疲劳磨损的计算模型

闭式齿轮传动中的齿面疲劳磨损机制类似于剥层磨损机制,由此建立了齿面啮合摩擦疲劳磨损计算的数学模型.磨损层厚度的表达式中,涉及磨损率、每啮合一次轮齿的滑动距离、工作转速、工作时间、相啮合齿轮副数以及齿面改性系数、润滑系数、载荷系数等参数.给出了计算模型中各参数的确定方法,讨论了计算模型的适用场合.通过反映齿面磨损物理过程规律的数学模型,寻找不同工况下减小齿面啮合疲劳磨损的途径;该模型具有工程实际意义,为齿轮啮合磨损过程的计算机仿真提供了依据.     

摆线包络行星减速机模糊故障树分析

根据新型精密减速机的结构特点,建立了故障树分析模型.充分考虑新型精密减速机在实际工况下故障现象、故障概率和故障原因等不确定性因素,将模糊数学理论引入故障树分析;采用三角型模糊数来描述减速机故障原因的失效概率,结合λ截集理论和扩张原理,计算得到减速机失效的模糊概率和故障原因的模糊概率重要度.分析结果表明,该新型精密减速机可靠性高;滚子、滚道和摆线齿廓的磨损,曲柄轴支撑轴承的失效是影响精密减速机可靠性的关键因素.     

高压差高固含量减压阀的仿真优化设计

基于有限容积法,采用K ε双方程湍流模型和Mixture多相流模型,对高压差高固态浓度流体冲蚀极端工况条件下工作的煤液化减压阀阀体内的压力分布和流场状态进行了计算流体动力学分析,研究了新型结构减压阀在不同开度下压降的变化情况,以及不同阀座孔深度下湍流强度的变化情况.结合流体冲蚀理论,完成了对其结构的优化改进,并对易磨损部位做出了精确预测,为关键部位耐磨材料的筛选提供了理论依据.实际应用实验结果表明,该新型减压阀使用过程中易磨损部位与仿真预测一致,使用寿命超过了1 200 h,满足实际应用需求.     

单级单吸离心泵多工况的能量性能预测

为了准确预测离心泵不同工况下的能量性能,基于国内外现有的理论公式和经验公式建立离心泵水力损失模型.运用线性回归的方法找出了叶轮进口冲角与冲击损失系数之间的函数关系,对冲击损失公式进行修正.为验证此模型预测离心泵不同工况下能量性能的准确性,选取一台比转速为92.8的离心泵,计算其9个工况点的扬程、效率和轴功率,并与试验结果进行对比分析.结果表明:扬程的预测结果与试验结果基本一致,9个工况点预测扬程与试验扬程之间的误差均在5%以内,这表明水力损失方程能很好地预测离心泵不同工况下的能量性能.     

汽车油位传感器磨损模型及磨损寿命的可靠性预测

通过对油位传感器进行接触力学分析,基于数值离散方法建立了油位传感器的磨损模型,经过干式耐久性磨损实验得到模型的相关参数,并利用蒙特卡洛法对触头与导带的磨损寿命进行可靠性评估.结果表明,所建数值模型和磨损寿命可靠性预测结果可应用于油位传感器的磨损仿真.     

盾构滚刀磨损的多元非线性回归预测

为了解决硬岩地层盾构滚刀的磨损检测问题,提出了一种基于多元非线性回归预测模型预测滚刀磨损的方法.利用滚刀正常磨损阶段的盾构掘进参数数据建立回归预测模型,根据依此模型预测的掘进速度与实际掘进速度偏差来预测滚刀的磨损状况.结合盾构工程项目研究结果表明:预测模型是正确的,预测结果与实际换刀情况是相符的,预测方法是有效的.研究结论可为类似地质条件下的盾构滚刀磨损检测和更换提供有益的指导.     

基于人工神经网络的锌基合金熔化焊HAZ摩擦学性能预测

为建立锌基合金焊补修复后的焊接区性能与其磨损工况关系,以ZA12合金熔化焊热影响区(HAZ)组织模拟试样的磨损试验数据为样本,采用径向基函数网络,建立由ZA12合金HAZ磨损工况条件与其摩擦学性能的人工神经网络模型。试验结果表明,训练出的网络模型具有收敛快、精度高等优点,完全可用于锌基合金熔化焊HAZ摩擦学性能预测．     

基于Morris法滑动磨损与接触疲劳耦合损伤寿命分析

针对线接触滑动磨损与接触疲劳耦合损伤荷载摩擦副系统，结合改进Archard磨损模型、临界平面法和虚拟裂纹扩展法，建立了一种滑动磨损与接触疲劳耦合损伤分析模型.基于Morris灵敏度分析方法，提出了耦合损伤接触疲劳灵敏度贡献比，建立了一种基于灵敏度贡献比滑动磨损与接触疲劳耦合损伤寿命预测方法.结果表明：耦合损伤寿命明显小于单一损伤寿命；接触压力、接触宽度和曲率半径对耦合灵敏度具有显著影响，接触疲劳损伤贡献比与显著影响参数基本呈线性关系；耦合损伤寿命预测结果与计算结果基本一致，验证了耦合寿命预测模型的可用性.     

基于PSO-BP神经网络湿式摩擦元件损伤预测模型

为求解湿式离合器的多影响因素损伤关系,应用多源数据融合方法,构建一种基于PSO-BP神经网络的湿式摩擦元件损伤预测模型. 将转速和接合油压作为模型的输入参数,将提取到的摩擦片周向温度梯度、Fe和Cu元素浓度变化率、摩擦片表面粗糙度变化率作为模型输出参数, 建立了有限元仿真模型,搭建了湿式离合器摩擦磨损综合试验台,采用控制变量法研究了油压、转速对摩擦元件损伤特征参数的影响. 结果表明,输入工况与4类损伤特征参数呈非线性关系,预测值与实测值随工况变化趋势一致,损伤特征参数较油压的变化更为敏感. 对比同类模型与试验数据,预测模型具有较高的预测精度,能够有效地对湿式离合器多工况损伤进行预测.      

圆柱/平面径向微动磨损特性及其对疲劳寿命的影响

从微动磨损特性出发,建立圆柱/平面微动磨损分析模型,通过ANSYS计算接触面的接触应力状态和接触面的相对滑移量,得到接触面的接触半径和微动磨损状况.将微动磨损条件下的疲劳寿命划分为微动磨损阶段、疲劳裂纹萌生和裂纹扩展3个阶段,给出接触疲劳应力下3个阶段的疲劳寿命计算方法,结合圆柱/平面径向微动磨损实例进行疲劳寿命估算.结果表明,接触面的应力集中导致裂纹萌生点,将单次施载的磨损量工况下疲劳寿命进行比较,得出微动磨损使构件的疲劳寿命降低,无微动磨损下疲劳寿命约为107.