2.5M提升机主轴的有限元分析(摘要)

目前,我国生产的2.5M矿山提升机主轴因缺陷或裂纹而报废的确实很严重。根据吉林省机械厂统计,1978年报废主轴价值约10万元;洛阳矿山机器厂1979年第一季度报废主轴价值约10万元。因此,对这种大型主轴(长L=475.7cm,直径D=36cm)进行断裂力学分析,从而制订其探伤报废标准就有十分重要的意义。然而,为了进行断裂力学分析,必须首先分析主轴在一定载荷条件下的应力分布,特别是分析在轴的键槽沟槽附近的每点6个应力分量的分布更为重要。这个问题只有用有限元方法才能解决。     

关于2.5M提升机主轴断裂力学分析的适用条件

通过无限大板直线裂纹Ⅰ型加载下小范围屈服条件及裂纹在复合型加载下其前缘塑性区的讨论,得到了复合型裂纹的小范围屈服条件。在此基础上再通过提升机主轴应力强度因子,讨论了2.5M提升机主轴用线弹性断裂力学加以分析时应满足的具体条件。计算结果表明,在卡罐时的非常加载情况下,用线弹性断裂力学分析主轴有应力集中的表面裂纹时,将产生较大误差,即不适于按线弹性断裂力学加以分析;而在主轴其它部位,以及主轴在正常加载情况下的裂纹问题,则可以得到较高精度的结果,即满足小范围屈服的条件。     

2.5M提升机主轴的断裂力学分析(总结)

提升机主轴是提升机的重要部件,主轴能否安全运行关系到生产和人身的安全。我国曾发生过几起提升机主轴的断裂事故,因此,对主轴缺陷的性质,缺陷的检测以及主轴材料的抗断性能愈加引起生产部门和使用单位的高度重视。     

2.5M提升机主轴缺陷的容许尺寸

一、用双判据法对提升机主轴表面纹裂的分析与计算 由线弹性断裂力学理论可知,只有当结构或试样的裂纹尺寸大到一定的程度,或当破坏载荷低于材料毁损的极限载荷一半时,则裂纹周围的塑性区才可能控制在较小的范围内,此时按线弹性断裂力学来处理是能够满足工程所要求的精度(可使误差<7％),即只有在这样情况下由线弹性断裂力学判据所得出的最大容许载荷或最大的缺陷尺寸才是可靠的。假若构件上的缺陷尺寸较小,特别是应力集中处的裂纹,则其破坏载荷便有可能超过材料毁损极限载荷的一半。此时裂纹周围的塑性区便增加到相当的分量而不再满足小范围屈服条件。此情形下即使采用小范围塑性区进行修正也是不恰当的,因为这     

2.5M提升机主轴非常加载情况下的计算

本文对2.5M提升机在水平出绳、单层缠绕、速比分别为i=11.5,20,30、罐笼在提升高度一半被卡住的非常情况下,计算了提升加速度、各绳股的非常拉力、各主要截面的弯矩、扭矩,从而得出卡罐情况下各截面应力值,以及相对于正常载荷下的应力增加系数。通过非常加载的计算,校核了现有设计的安全系数并讨论了按线弹性断裂力学进行分析的适用性。     

2.5M提升机主轴表面缺陷的应力强度因子

本文在无限体及半无限体应力强度因子表达式和提升机主轴表面缺陷的简化结果的基础上,通过理论分析和光弹试验的方法,讨论了塑性区对应力强度因子的修正和主轴表面对应力强度因子的影响,从而得到提升机主轴表面缺陷应力强度因子的具体表达式,并且通过应力分析、材料的断裂韧性指标,计算了在非常载荷情况下,某些危险截面处的表面缺陷的容许尺寸。     

2.5M提升机主轴材料的断裂韧性及其脆性失稳断裂

本文简要叙述了测定提升机主轴断裂韧度Jc、a_k、da/dN ΔK_(th)等的重要工程意义及测试的基本原理,给出了该材料的断裂韧度以及有关的数据,对于主轴材料的L—R三点弯曲试样在压裂试验过程中,裂纹扩展量较小,且具有脆性失稳断裂的特点进行了分析,提出了按估算极限载荷来控制停机点的试验方法,并对J—K的换算提出了建议。     

2.5米提升机主轴的动力分析

本文用QJF—1大型结构分析程序,在EC1010计算机上对2.5米矿井提升机主轴的固有振动特性(固有频率和振型)和频率响应特性作了系统的分析。分析结果对主轴的动态强度设计有重要的实用意义。     

矿井提升机主轴的应力应变分析

利用SolidWorks软件建立了双卷筒缠绕式提升机主轴的三维模型,利用ANSYS软件对其在六种工况下进行静力学分析。实现了主轴静强度和静刚度的校核,得到了主轴的应力应变分布规律,为双卷筒缠绕式提升机主轴结构的改进设计、寿命计算等提供了依据。     

2.5米提升机主轴键槽应力集中分析

本文应用先整体分析,后再用局部细分析的有限元方法,对2.5米矿井提升机主轴键槽应力集中状态进行了分析。文中对局部细分区的选取、局部细分区边界条件的确定等问题进行了讨论。计算结果表明,这种先整体分析后再局部细分析的方法是分析构件局部应力集中的一种可行的方法。计算结果对主轴的强度设计有重要的参考价值。     

机床主轴部件动、静特性有限元分析

主轴部件是机床的关键部件,它的动、静特性对这台机床的生产率和加工精度都有重要的影响. 对一个典型的三支承主轴部件,其传统的简化计算方法是把主轴简化为等截面的梁来计算.如图1所示:P及P_g分别为切削力及齿轮传动力;M_1、M_2、M_3为附加集中质量.按图1简化的主轴,对其进行静刚性计算,显然是静不定问题,这可以用卡氏定理或三弯矩定理     

2JK3.0-1.5矿井提升机主轴的修复

矿井提升机是矿山企业的四大要害设备之一。本文着重分析了矿井提升机主轴磨损的原因,修复的方法,及预防磨损的措施。     

缠绕式提升机主轴装置的优化设计

采用弹性基础梁理论对弹性圃板支撑下的卷筒结构和应力进行了分析和研究，进而利用现代离散优化设计方法对矿用双筒缠绕式提升机主轴装置的结构参数进行了优化设计，这对改进提升机的设计方法，提高我国提升机的设计水平具有一定的理论和实用价值。     

缠绕式提升机主轴装置的优化设计

本文采用现代离散优化设计方法对缠绕式提升机主轴装置的结构参数进行了优化设计，这对改进提升机的设计方法，提高我国提升机的设计水平具有一定的理论和实用价值。     

高速机床主轴部件有限元分析

在对主轴部件分析模型进行研究的基础上,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承的方法,建立了主轴部件动力学分析有限元模型.分别建立了采用两组和三组弹簧阻尼单元,且弹簧阻尼单元沿圆周方向以不同角度布置的机床主轴有限元模型,分析了不同支承情况及弹簧阻尼不同布置角度对主轴模态分析的影响.在对比分析的基础上,确定了合理的分析模型.以沈阳第一机床厂研制和开发的CHH6125高速数控机床主轴为对象,对主轴部件进行有限元模态分析和谐响应分析,并将其和机床试验的结果进行对比,验证了有限元分析模型的正确性.     

连续挤压机主轴系统有限元分析

挤压机主轴系统是连续挤压机中主要工作部分,本文在分析主轴系统的实际工况基础上,建立了TLJ400型连续挤压机主轴系统的有限元模型,对主轴系统工作过程中受力进行了计算机仿真,得出了主轴系统工作时各零件的米塞斯应力以及其之间的接触应力。分析表明,主轴系统各部件中挤压轮上接近挡料块部位工况最为恶劣,米塞斯应力高达1540MPa。挤压轮与内侧轴套接触切应力较大,最大值为79．5MPa,是导致主轴系统失效的主要原因。     

提升机主轴平面缺陷的力学分析及其简化

本文针对提升机主轴的受力特点,将其主要类型缺陷简化为不同截面、不同方位,不同形状的片状裂纹,利用线弹性断裂力学的应力强度因子对这些简化结果进行了对比并对这些简化结果的安全程度进行了评价,为提升机主轴的断裂分析提供了理论依据。     

水轮机主轴的有限元分析及优化设计

本文根据大型水轮机主轴的结构特点与载荷性质,利用周期性对称条件将其他为二维问题,并在用平面等参元作结构分析的基础上,依据复合形法进行了优化设计·本方法已被某大型水轮机设计所采用,且获得了节省原材料20％的效益·     

提升机主轴疲劳强度的模糊可靠性设计

将模糊可靠性理论应用于提升机主轴的疲劳强度设计中,建立了提升机主轴疲劳强度的模糊可靠性设计数学模型,介绍了它的设计方法,并给出了算例。算例中通过分析比较,说明了模糊可靠性设计的合理性和先进性。     

矿用提升机主轴装置的CAD研究

本文采用现代设计方法完成了缠绕式提升机主轴装置的计算机辅助设计系统 ,该软件包属于专用自动型CAD系统 ,用户根据需要从提升机系统中选出某一型号的提升机 ,依照计算机既定程序 ,自动完成计算机分析工作 ,并在绘图仪上输出主轴装置的装配图。