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放射状楔形槽气浮支承静态性能分析

润滑与密封 2024年第4期49卷 27-34页

作者：尹先雄于普良李世泽鲁炅徐珲胡回武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械精密制造研究院湖北武汉430081

为提升小孔节流气浮支承的静态性能,设计一种放射状楔形槽气浮支承,该楔形槽呈放射状,其周向截面、径向截面和轴向截面分别为扇形、矩形和梯形。建立放射状楔形槽气浮支承的CFD模型,分析楔形槽结构参数对气浮支承静态性能的影响规律。... 详细信息

为提升小孔节流气浮支承的静态性能,设计一种放射状楔形槽气浮支承,该楔形槽呈放射状,其周向截面、径向截面和轴向截面分别为扇形、矩形和梯形。建立放射状楔形槽气浮支承的CFD模型,分析楔形槽结构参数对气浮支承静态性能的影响规律。结果表明:采用放射状楔形槽能够改善气浮支承的气膜压力分布,并提升其承载力和刚度;气浮支承承载力随楔形槽放射角度、入口高度和楔形角的增加逐渐增大,随楔形槽半径增加先升高后降低;气浮支承刚度随楔形槽放射半径、角度、入口高度和楔形角的增加逐渐提高。实验结果与预测结果吻合较好,验证了模型的可行性和准确性。

关键词：放射状楔形槽气浮支承承载力刚度静态性能

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钢包透气砖热应力分析研究

钢包透气砖热应力分析研究

作者：于普良武汉科技大学

学位级别：硕士

为了提高钢包二次精炼效率,通常在钢包底部设置底吹氩透气砖,通过氩气的搅拌作用对钢水温度和成分进行有效均化,并使非金属夹杂物顺利上浮。透气砖是炉外精炼工艺能否顺利实施的关键功能元件,其使用寿命的长短直接影响钢包的正常周转和... 详细信息

为了提高钢包二次精炼效率,通常在钢包底部设置底吹氩透气砖,通过氩气的搅拌作用对钢水温度和成分进行有效均化,并使非金属夹杂物顺利上浮。透气砖是炉外精炼工艺能否顺利实施的关键功能元件,其使用寿命的长短直接影响钢包的正常周转和生产成本。钢包透气砖在使用过程中,最常见的破坏是其工作热面耐火材料的蚀损、破裂,造成钢水的渗透。耐火材料的损毁主要原因包括化学侵蚀、机械磨损和热应力。其中热应力的损毁是造成耐火材料开裂破坏的直接原因。因此,模拟分析透气砖在各个状态下的温度场分布以及由此而产生的应力分布对提高透气砖耐火材料的使用寿命具有指导的意义。本文以某钢厂210吨钢包为研究对象,主要研究了以下内容:(1)建立钢包透气砖结构体的三维有限元模型,基于传热学理论,应用ANSYS有限元软件分析了钢包透气砖结构体在各个状态阶段的温度场和应力场分布,这有利于分析钢包透气砖结构体温度场、应力场及其分布规律;(2)模拟计算了钢包透气砖结构体导热系数、热膨胀系数和弹性模量对钢包透气砖结构体温度场、应力场的影响,计算研究表明,耐火材料的导热系数越高,钢包透气砖结构体温度梯度越小,由于温度梯度而产生的应力较小。耐火材料的热膨胀系数和弹性模量越大,透气砖耐火材料工作热面附近产生的应力越大。(3)计算分析了钢包透气砖之间的透气砖座砖预留缝以及透气砖与钢包透气砖座砖预留缝的接触,计算透气芯和座砖温度分布以及由此而产生的应力分布,为钢厂透气砖座砖预留缝的钢包的砌筑提供理论依据。本文通过模拟计算钢包透气砖结构体温度场和应力场分布,在一定程度上,对钢包透气砖结构体的砌筑和制作工艺具有指导意义。

关键词：透气砖温度场应力场有限元法接触分析

放射状椭圆截面均压槽对狭缝节流气浮支承的影响研究

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摩擦学学报 2020年第2期40卷 202-209页

作者：李光辉秦丽于普良唐志文武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院湖北武汉430081 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

为提高狭缝节流气浮支承静态特性,在有腔狭缝节流气浮支承的基础上增加了表面节流均压槽,均压槽呈放射状,周向截面为扇形,径向截面为椭圆,并对其进行了仿真分析.结果表明:增加放射状椭圆截面的均压槽作为表面节流方式能够优化其承载力... 详细信息

为提高狭缝节流气浮支承静态特性,在有腔狭缝节流气浮支承的基础上增加了表面节流均压槽,均压槽呈放射状,周向截面为扇形,径向截面为椭圆,并对其进行了仿真分析.结果表明:增加放射状椭圆截面的均压槽作为表面节流方式能够优化其承载力以及刚度,但会增加耗气量.增加均压槽高度、放射角度、数量和半径均能增加气浮支承的承载力.刚度峰值对应的气膜厚度会随均压槽高度增加但峰值基本保持不变;刚度峰值对应的气膜厚度会随均压槽辐射角度增加且峰值也会略微增加;当均压槽数量大于4时,随着均压槽数量的增加,刚度峰值均出现在气膜厚度h 2为13μm附近,但刚度峰值会随均压槽数量的增加而产生较大增幅;刚度峰值对应的气膜厚度会随均压槽半径的增加而减小,但峰值会随均压槽半径的增加而增加.

关键词：均压槽气浮支承承载力刚度表面节流

基于阻抗法的矩形截面均压槽气浮支承静态性能分析

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摩擦学学报 2022年第1期42卷 37-46页

作者：姜庆于普良夏巨兴罗强鲜小东蔡田武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院湖北武汉430081 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

针对CFD仿真方法效率低下的状况,提出利用阻抗法来提升气浮支承承载性能的计算速度.以矩形截面均压槽气浮支承为研究对象,研究了当均压槽高度、角度、数量、半径和供气压力变化对气浮支承承载性能的影响.结果表明:与CFD仿真方法相比,阻... 详细信息

针对CFD仿真方法效率低下的状况,提出利用阻抗法来提升气浮支承承载性能的计算速度.以矩形截面均压槽气浮支承为研究对象,研究了当均压槽高度、角度、数量、半径和供气压力变化对气浮支承承载性能的影响.结果表明:与CFD仿真方法相比,阻抗法在保证计算结果精度的前提下可提高气浮支承承载力的计算速度.当均压槽高度、角度、数量、半径和供气压力增大时,阻抗比会增加,气浮支承的承载力和刚度峰值对应的阻抗比也会增加.当气膜厚度增加时,阻抗比会增加,但承载力会相应地减小.本文作者通过阻抗法推导了气浮支承承载力简化计算公式,解决了气浮支承在均压槽方向上简化计算的难点,并为阻抗法在均压槽中的研究与应用提供了理论依据.

关键词：阻抗比均压槽气浮支承承载力刚度

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主动静压气体润滑支承的研究进展

润滑与密封 2019年第2期44卷 126-132页

作者：于普良曹俊刘清宇武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室湖北武汉430074

主动静压气体润滑支承可提高其承载力、动刚度和抗扰动能力,成为近期流体润滑学术界的研究热点问题。综述真空预载、电磁预载和压电主动控制的静压气体润滑支承研究现状,分析压电主动控制的静压气体润滑支承的研究进展以及存在的问题,... 详细信息

主动静压气体润滑支承可提高其承载力、动刚度和抗扰动能力,成为近期流体润滑学术界的研究热点问题。综述真空预载、电磁预载和压电主动控制的静压气体润滑支承研究现状,分析压电主动控制的静压气体润滑支承的研究进展以及存在的问题,指出主动固有节流器、主动控制节流器或气膜形状可控节流器相结合的主动气体润滑支承,是静压气体润滑支承研究的重点和未来主要发展方向。

关键词：静压气体润滑支承主动控制承载力刚度微振动

可变节流高度气浮支承结构设计及动态性能分析

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摩擦学学报 2022年第3期42卷 510-519页

作者：胡回于普良罗强鲜小东夏巨兴胡江山武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院湖北武汉430081

为了使气浮支承的承载力动态可调,设计了一种可变节流高度气浮支承.通过建立气浮支承计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,利用CFD动网格技术来模拟小孔节流器的运动,研究小孔节流器的结构参数、运动参数及气浮支承... 详细信息

为了使气浮支承的承载力动态可调,设计了一种可变节流高度气浮支承.通过建立气浮支承计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,利用CFD动网格技术来模拟小孔节流器的运动,研究小孔节流器的结构参数、运动参数及气浮支承的工作参数对可变节流高度气浮支承动态性能的影响.结果表明:通过调节小孔节流器的节流高度可以明显改变气浮支承的承载力;在只考虑单一变量的前提下,气浮支承承载力的波动量随着小孔节流器的运动幅值、运动频率、节流高度、直径和气浮支承供气压强的增加而增加,但随着气膜厚度的增大而减小;当小孔节流器直径较小时,随着小孔节流器运动频率的增加,气浮支承动刚度的增幅很小,但当小孔节流器直径增大时,随着小孔节流器运动频率的增加,气浮支承动刚度的增幅会明显变大.

关键词：气浮支承小孔节流器节流高度承载力动刚度

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多斜孔节流气浮支承的微振动特性研究

摩擦学学报 2023年第11期43卷 1264-1272页

作者：李世泽于普良鲁炅尹先雄徐珲胡回罗强武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院湖北武汉430081

为提升气浮支承的稳定性及其定位精度,设计了1种多斜孔节流气浮支承.建立气浮支承的CFD (Computational Fluid Dynamics)模型,基于大涡模拟方法,研究节流孔高度、节流孔倾斜角度、节流孔直径和供气压力对气浮支承瞬态流场的影响.研究结... 详细信息

为提升气浮支承的稳定性及其定位精度,设计了1种多斜孔节流气浮支承.建立气浮支承的CFD (Computational Fluid Dynamics)模型,基于大涡模拟方法,研究节流孔高度、节流孔倾斜角度、节流孔直径和供气压力对气浮支承瞬态流场的影响.研究结果表明:随着节流孔倾斜角度的增加,气浮支承的微振动先减小再增大,当节流孔倾斜角度为110°时气浮支承的稳定性最佳.随着节流孔高度的增加,气浮支承的微振动随之减小.当节流孔高度增加到0.4 mm后,继续增加高度对气浮支承微振动基本没有影响.气浮支承的微振动随节流孔直径的增加而减小.气浮支承的微振动会随着供气压力的增加而增大.多斜孔节流结构可改变均压腔内流场状态,提升气浮支承的稳定性,且静态特性基本保持不变.

关键词：气浮支承微振动斜孔节流器大涡模拟湍流涡

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医用钴合金表面改性技术的研究进展

材料导报 2018年第A2期32卷 303-306页

作者：于普良杜辉李双胡江山周泽武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室武汉430081

钴合金具有优异的生物力学特性、耐磨损性能和耐腐蚀性能,在医学植入领域有着广阔的应用前景,其表面改性技术已成为医用金属材料的研究热点和重点。本文简述了钴合金材料表面改性技术的优势,包括钴合金材料的生物力学特性、耐磨性能、... 详细信息

钴合金具有优异的生物力学特性、耐磨损性能和耐腐蚀性能,在医学植入领域有着广阔的应用前景,其表面改性技术已成为医用金属材料的研究热点和重点。本文简述了钴合金材料表面改性技术的优势,包括钴合金材料的生物力学特性、耐磨性能、耐腐蚀性能等。同时归纳了钴合金材料因人体体液腐蚀和摩擦磨损会释放出Co、Cr等金属离子而导致生物致敏等问题。在上述基础上,重点综述了近年来钴合金表面改性技术的研究进展,包括离子注入技术、选区激光熔化技术、真空沉积技术。其中,离子注入技术主要包括氮离子注入、钇离子注入、镧离子注入和钛镍离子注入等;选区激光熔化技术主要包括粉层厚度、激光功率、组分含量、扫描方式和扫描速度等;真空沉积技术主要包括物理气相沉积和化学气相沉积。针对不同钴合金表面改性技术,分别从钴合金材料的生物力学特性、耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性等方面进行了归纳分析。最后分析了钴合金表面改性的发展趋势,认为钴合金表面改性技术应朝着高生物相容性、无金属离子释放、生物功能化、高耐腐蚀性和高耐磨性的方向发展。

关键词：钴合金医学应用表面改性耐磨性耐腐蚀性生物相容性

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基于等效电路的均压槽气浮支承静态性能研究

组合机床与自动化加工技术 2023年第8期 6-12页

作者：徐珲于普良夏巨兴姜庆武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

针对使用CFD仿真方法进行气浮支承静态性能分析效率较低的问题,提出利用等效电路法提升效率。等效电路法将N-S(navier-stokes equations)方程的简化算法与等效电路建模相结合,以辐射状径向均压槽气浮支承作为研究对象,根据计算所得关键... 详细信息

针对使用CFD仿真方法进行气浮支承静态性能分析效率较低的问题,提出利用等效电路法提升效率。等效电路法将N-S(navier-stokes equations)方程的简化算法与等效电路建模相结合,以辐射状径向均压槽气浮支承作为研究对象,根据计算所得关键点压强建立等效电路模型,通过列写插值函数计算承载力和刚度,并考察均压槽结构参数以及不同供气压强等因素对静态承载性能的影响规律,最终用实验证明该方法可靠性。分析结果表明,相较于CFD仿真方法,使用上述方法进行气浮支承静态性能分析能够大幅提升效率。且通过与实验数据进行对比发现承载力计算误差均在允许范围内,可靠性突出。通过采用等效电路法简化了含均压槽气浮支承的三维流场计算,为等效电路模型在带均压槽气浮支承中的工程运用提供参考。

关键词：气浮支承计算效率等效电路模型静态承载性能