轧机扭转自激振动分析

研究轧辊黏滑运动引起轧辊扭转自激振动和自激振动对带材表面质量影响 .在分析轧辊工作界面的黏滑运动基础上 ,建立轧辊转动动力学方程 .根据轧辊与带材之间黏着和滑动特点 ,对滑动非线性摩擦力进行线性化处理和求解动力学方程 ,分析扭转振动特性得出 :随着黏着时间的减少 ,扭转振动的波形逐渐由锯齿形变为正弦形 ,摩擦自激振动可以表现出低于自由振动频率的所有频率分量 ;黏着时间与扭矩增量成正比 ,与转动轴刚度和传动轴转动速度成反比 ,滑动时间基本稳定 ,黏着时间越长 ,系统吸收的能量和释放的能量越多 ,由于滑动时间一定 ,容易引起带材表面剪切冲击和表面条纹 .工业现场测试表明轧机存在工作辊扭转自激振动 .图 7,表 3,参 8.     

系统参数对自激振动系统动力学稳定性的影响

为了研究机床进给系统的黏滑运动特性,建立了基于Stribeck摩擦模型的具有代表性的质体-弹簧-传送带摩擦自激振动模型.利用李雅普诺夫稳定性判据对自激振动系统的平衡点进行了稳定性分析,获得了系统的临界失稳速度,又经过理论公式推导出了系统的临界黏滑速度.从数值仿真得到的相图和Poincare截面图可以看出,随着系统进给速度、阻尼和传动刚度的增大,动、静摩擦差值的减小,系统的黏滞运动持续时间变短,即系统的稳定性增强;低速状态下的自激振动分为黏滑和纯滑动两个阶段,且均为准周期运动;系统进给速度是影响系统稳定性的主要参数.     

钻柱系统黏滑振动的自激振动特性研究

针对当前钻柱系统黏滑振动产生的影响不断增大的问题,研究黏滑振动的自激振动特性。通过建立钻柱系统的黏滑振动力学模型,推导了钻头于黏滞阶段与滑脱阶段的状态方程,并得到其滑脱阶段的振动响应。在得到系统黏滑振动特性的基础上,研究钻头在不同初始条件时相对转盘运动的相轨迹。结果表明,当钻头初相点存在扰动时,其运动均将趋向于稳定的黏滑振动,表现为钻头运动的相轨迹收敛于稳定的极限环。对黏滑振动产生的原因进行分析,结果表明,产生黏滑振动的钻柱系统在黏滞状态与滑脱状态转变时均存在摩擦扭矩的降落,相当于在钻头转动方向作用一个外载,即钻头临界状态转变时存在的负阻尼效应将钻柱的振动调节为自激振动。     

机床摩擦自激振动的研究

用位移图，速度图，描述了摩擦自激振动，分析了伴生现象，建立了动力学模型和数学表达式，研究了该自激振动的机理及产生条件，引入运行均匀性系数，求解微分方程，推导出发生自激振动的临界速度公式，经与实践对照，两者有良好的一致性。     

旋转与非旋转体间接触摩擦诱发振动的理论分析

在对旋转与非旋转体接触摩擦引起振动机理分析的基础上,建立了非旋转体在接触摩擦车作用下的振动方程,并研究了其运动规律,发现非旋转体在滑动期的运动是一种以非旋转体的低阶固有振动为主的周期性粘滑振动,它与一般接触面之间由摩擦引起的粘滑振动不同,不论是粘着期还是滑动期,非旋转轩体都在振动,振动幅值与周期的大小不仅与静,动摩擦系数有关,而且与非旋转体的几何形状,物理参数,固定方式及旋转体的旋转速度有关。     

二维耦合干摩擦振子黏滑运动分析

针对工程中广泛存在的二维干摩擦问题,通过引入斜弹簧建立一种可考虑x,y两个方向耦合的振子模型。定义摩擦力方位角来描述动、静摩擦力矢量分量,并考虑振子振动过程中可能出现黏滞,提出了一种分析二维耦合干摩擦振子黏滑运动的方法,给出了二维耦合干摩擦振子黏滑运动的复杂边界条件。基于指数型动态摩擦模型对二维耦合干摩擦振子的黏滑运动进行了数值仿真,给出了x方向和y方向相同激振频率相同相位角、相同激振频率不同相位角、不同激振频率不同相位角3种工况下的仿真结果及系统解随激振频率和相位角的变化规律。仿真结果表明,二维耦合摩擦振子运动中可能出现黏滑状态转换;当x方向和y方向的激励频率和相位角均不相等时,与前两种工况相比,质量块的运动轨迹、系统相图均为更加复杂的平面曲线,同时一个周期内系统可出现多次黏滑转换;两个方向激振频率相同时,改变激振频率和激励相位角,系统的解均没有出现次谐波,振子为周期运动。所提出的方法可为进一步研究二维耦合干摩擦振子的动力学特性及运动稳定性提供参考。     

受到多点打击的非理想离散系统冲击动力学

研究受到多个打击的离散系统考虑库仑摩擦时动力学的求解方法.当离散系统受到冲击时,若约束为非理想时,摩擦作用点的滑动速度的变化及黏滞现象会带来相应的摩擦力方向的变化,所以按照经典的离散系统的冲击动力学的方法无法处理在无限小的冲击时间内摩擦力的积分问题.在引入新的无量纲的时间参数后,通过建立相应的动量-冲量的一阶微分方程,在趋近于零的冲击区间的讨论变为在有限区间中来分段研究含滑动-黏滞的冲击过程,得到了受到多点打击的离散系统考虑库仑摩擦时的动力学的求解方法,即根据冲击前的初始状态无需回到繁琐的微分方程的求解便可以得到冲击后系统的动力学响应.给出了计算流程及算例.     

金属塑性加工工作界面非稳态润滑轧机振动控制

针对轧机垂直系统经常发生的自激振动现象,综合运用轧制理论、流体力学理论、润滑摩擦理论以及机械振动理论,建立考虑辊缝非稳态润滑过程轧机系统振动模型。该模型综合运用工作界面上的轧制力模型、界面摩擦模型、工作辊运动模型构成的界面薄膜约束多重耦合模型,定量分析一些主要参数对轧机垂直自激振动临界速度和振幅的影响。研究结果表明:轧制润滑乳化液的黏度越大,振动的临界速度越低;轧件的出口厚度越小,入口厚度越大,振动临界速度越低;轧件的变形抗力越高,振动临界速度越低;轧辊、轧件的表面粗糙度越高,轧机振动临界速度越高;轧辊半径越大,振动临界速度越高;轧机垂直系统本身的正阻尼(工作辊间阻尼以及压下油缸阻尼)越大,振动临界速度越高,振幅也越小;轧制速度越高,振幅越大。     

调制式振动对大斜度井减摩阻影响规律

基于钻柱振动与井壁摩阻间的耦合作用研究,依据弹性杆理论,建立大斜度井激发钻柱产生轴向振动减小摩阻的数学模型,分析激振力强度、激振频率、摩阻系数和钻井液黏滞系数对钻柱振动减阻效果的影响。采用正交数值试验对各因素的影响程度进行分析。结果表明:提高激振力强度、频率或降低摩阻系数和钻井液黏滞系数均可提高振动减阻效果,其中激振频率存在最优值;各因素对钻柱振动减阻效果的影响由大到小依次为激振器强度、摩阻系数、激振器频率和钻井液黏滞系数。     

换热器抽芯与装芯过程中的自激振动

研究了管壳式换热器在现场抽芯和装芯过程中产生的自激振动现象,并通过对抽、装芯过程建立运动模型,导出振动方程,从而对其自激振动现象进行了理论分析。提出了控制这种自激振动的措施。     

底盘角系统制动颤振多体动力学建模与分析

基于多体动力学方法,考虑制动系统、悬架系统、等效传动系统的具体结构和空间位置以及制动器摩擦特性,以传动系统驱动力矩和制动压力为输入,提出了一种制动颤振瞬态动力学模型.分析了制动盘与制动块间的黏滑运动和相图特性以及制动系统和悬架系统关键部件振动特性,明确了制动颤振的主要传递路径.结果表明:制动颤振包含2种典型振动模式,一种是幅值较大、持续时间较短的冲击振动,另一种是幅值较小、持续时间较长的周期性谐波振动;制动钳和悬架关键部件均以制动盘切向振动为主,经过减振器支柱和下摆臂的传递,整车以纵向振动为主.     

非光滑表面制动盘摩擦磨损性能有限元分析

基于摩擦试验要求的外形尺寸和非光滑结构的设计尺寸,建立了非光滑表面刹车盘/片模型,通过分析制动过程中接触压力与摩擦热之间的交互作用关系,建立了制动盘/片的热-应力耦合分析模型,并应用Ansys/LS-DYNA对非光滑表面刹车盘/片系统的摩擦磨损性能进行了有限元分析.分析结果表明:当盘孔间距为1mm,盘孔直径为08mm时,非光滑刹车盘/片试样呈现最小的vonMises应力,为耐磨性最佳的非光滑形态.通过摩擦磨损试验得到与模拟相应试样的磨损量及动摩擦系数,比较后发现二者均体现出与模拟结果中vonMises应力相一致的变化规律,验证了模拟分析结果的可信性.     

带有ABS系统的汽车制动效能的研究

基于制动过程的能量转换及摩擦生热,通过对盘式制动器实际工作条件的分析和理论计算,建立了紧急制动过程中制动盘与摩擦片瞬态温度场分析的有限元模型.采用直接热力耦合有限元方法来分析制动器摩擦热的产生及其温度的瞬态分布.讨论在汽车制动时ABS系统对汽车制动效能的影响.     

盘式制动器铜基摩擦片摩擦制动特性的实验研究

为了研究盘式制动器铜基摩擦片与制动盘的摩擦制动特性,分析了盘式制动器制动原理。通过对铜基摩擦片的摩擦特性进行实验,探讨了不同制动速度以及制动压力下摩擦系数和磨损率的变化规律。研究结果表明:制动压力为30 N时,摩擦系数随时间逐渐增大并趋于稳定,稳定后的平均值为0.46;磨损率随制动压力增加而增加,随制动速度的增加而减小;此外,制动压力为30 N、制动速度为80 mm/min时,达到实验中的最佳制动效果。     

桥式起重机运行机构中自激振动的研究

研究了桥式起重机在迅速启、制动工况下主动车轮在轨道上打滑时运行机构中产生的摩擦自激振动，讨论了车轮、轨道之间摩擦特性曲线问题，利用求解非线性振动的方法计算了摩擦自激扭振的振幅、频率、时间及动载荷值．对两台桥式起重机大车运行机构的动载荷进行了现场实测，测试结果与计算基本相符，说明有关的计算公式具有比较好的实用性．     

Influence of nano-Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>-reinforced oxide-dispersion-strengthened Cu on the mechanical and tribological properties of Cu-based composites

The mechanical and tribological properties of Cu-based powder metallurgy (P/M) friction composites containing 10wt%–50wt% oxide-dispersion-strengthened (ODS) Cu reinforced with nano-Al₂O₃ were investigated. Additionally, the friction and wear behaviors as well as the wear mechanism of the Cu-based composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM) in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) elemental mapping. The results indicated that the Cu-based friction composite containing 30wt% ODS Cu exhibited the highest hardness and shear strength. The average and instantaneous friction coefficient curves of this sample, when operated in a high-speed train at a speed of 300 km/h, were similar to those of a commercial disc brake pad produced by Knorr-Bremse AG (Germany). Additionally, the lowest linear wear loss of the obtained samples was (0.008 ± 0.001) mm per time per face, which is much lower than that of the Knorr-Bremse pad ((0.01 ± 0.001) mm). The excellent performance of the developed pad is a consequence of the formation of a dense oxide composite layer and its close combination with the pad body.     

鼓式制动器接触分析

通过建立鼓式制动器的理论模型，并运用工程分析软件ANSYS对摩擦衬片和制动鼓之间的摩擦接触进行分析，得出接触压力的分布行性及制动器的应力分布场，强化了理论设计。结果表明这一方法对于鼓式制动器的分析计算有很高的精度。     

紧急制动工况下汽车通风盘式制动器瞬态温度场分布的研究

以某乘用车前轮采用的通风盘式制动器为研究对象,建立其热-结构耦合的3维有限元分析模型.在此基础上采用直接耦合法对该通风盘式制动器在紧急制动工况下的瞬态温度场进行仿真分析,获得整个通风式制动盘和摩擦片在紧急制动过程中温度场的分布情况及变化特性.结果显示:在整个紧急制动过程中,制动盘温度场的分布不是轴对称的,其在径向、周向及轴向3个方向上均存在着一定的温度梯度; 制动盘的最高温度出现在1.91 s,最高温度为227.1 ℃.同时对该通风盘式制动器进行了与仿真分析相同制动工况下的台架试验,所获得的实验结果与仿真计算结果基本一致,从而验证了仿真分析的有效性,为通风盘式制动器的设计及优化提供了理论基础.     

盘式制动器旋转结合面的热-结构耦合特性

为探索盘式制动器制动盘与制动片之间的摩擦生热规律及其热流分配规律,应用有限元软件对汽车紧急制动过程进行模拟,研究了制动器在制动过程中温度场、应力场的分布规律及其变化特征.研究结果表明:在制动过程中,系统的应力场和温度场分布都不均匀,二者沿径向和轴向都有较大的梯度,而沿周向的梯度相对较小;由于热应力和机械应力的作用,制动盘会发生热变形,从而使接触状态改变,并导致压力分布的变化,而接触压力的变化反过来又影响摩擦热流的输入;制动盘的变形既是温度场和应力场耦合作用的结果,也是振动摩擦耦合作用的结果.     

盘式制动器刹车片钢背结构对制动噪声影响研究

通过改变刹车片钢背形状方法来研究汽车制动噪声,主要分为2阶段:1)通过建立实体和运动学模型进行分析和仿真研究; 2)采用声振实验进行验证.在声振实验过程中,采取激光测振仪以及LMS冲击锤2个实验,同仿真分析结果交叉对比以证明仿真分析的准确性; 采用3层结构的刹车片,相比传统的2层结构刹车片,该刹车片在不改变制动强度、保证安全系数的基础上具有更好的阻尼特性,有效地抑制噪声的发生.根据制动器噪声台架试验的结果,确定了刹车片固有频率对制动器噪声的贡献,并在此基础上,设计了不同结构形状的钢背刹车片来改变刹车片固有频率,利用ANSYS进行模态分析并制作样品进行噪声实验.仿真和实验结果表明,新设计的钢背刹车片能有效地减小汽车制动噪声的产生.