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航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工数值模拟与分析

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机械科学与技术 2021年第4期40卷 633-640页

作者：李鹏李文辉李秀红杨胜强郭鹏辉太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学航空航天学院太原030024 精密加工山西省重点实验室太原030024

为探究航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工的作用机理,基于离散元法对加工过程进行仿真计算。以叶片表面的archard磨损量和累积接触能量为评价标准,研究滚抛磨块装入量和滚筒转速对加工效果的影响。结果表明:叶片型面的加工效率受工... 详细信息

为探究航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工的作用机理,基于离散元法对加工过程进行仿真计算。以叶片表面的archard磨损量和累积接触能量为评价标准,研究滚抛磨块装入量和滚筒转速对加工效果的影响。结果表明:叶片型面的加工效率受工艺参数的影响较大,且叶背、叶盆呈现出明显的差异。回转式滚磨光整加工可以有效保证不同叶片间的加工均匀一致性,且在50%装入量、60 r/min转速条件下,同一叶片不同区域的加工均匀性最好。综合考虑加工效率与加工均匀性,优选以下参数范围:50%~60%装入量;0.65nmax~0.8nmax转速。

关键词：整体叶盘滚磨光整加工离散元法 archard磨损均匀一致性

整体叶盘回转式滚磨光整加工工艺方案模拟与优化

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整体叶盘回转式滚磨光整加工工艺方案模拟与优化

作者：李鹏太原理工大学

学位级别：硕士

整体叶盘作为航空发动机的核心部件,其表面质量和型面精度对整机的气动性能和使用性能影响巨大。整体叶盘在铣削加工后,表面质量的一致性较差,并且会在叶片表面形成微裂纹,因此必须对叶片型面进行抛磨加工。滚磨光整加工是一种自由磨具... 详细信息

整体叶盘作为航空发动机的核心部件,其表面质量和型面精度对整机的气动性能和使用性能影响巨大。整体叶盘在铣削加工后,表面质量的一致性较差,并且会在叶片表面形成微裂纹,因此必须对叶片型面进行抛磨加工。滚磨光整加工是一种自由磨具光整加工技术,用于提高零件表面质量、改善零件表面完整性。其中回转式滚磨光整加工具有加工均匀性好、可加工工件尺寸范围大等优点,适用于异形零件的表面光整,可考虑作为整体叶盘的抛光加工方案。本文基于离散元法和archard磨损模型,对整体叶盘回转式滚磨光整加工进行仿真计算与数据分析,并提出优化设计方案,为实际加工应用提供参考依据,奠定理论基础。主要研究内容如下:(1)对基于离散元法的EDEM仿真软件的前处理工作进行研究,并结合整体叶盘滚磨光整加工需求完成相关参数设定,主要包括:加工过程中颗粒-工件间选取Hertz-Mindlin with archard Wear接触模型,对叶片型面的archard磨损量和累积接触能量进行计算与统计;使用Solid Works软件完成整体叶盘建模,并使用Ansys软件完成模型的网格划分;根据实际加工需求完成仿真所需接触参数、仿真进程等设定;提出针对复杂曲面的新型数据提取方法,并引入相对标准偏差值作为加工均匀一致性的评价标准。(2)为验证基于离散元法以及archard磨损模型进行整体叶盘滚磨光整加工仿真计算的准确性与合理性,选用BJG-LL05型全自动自由磨具光整加工设备,对与整体叶盘相同材质的TC4钛合金试件进行滚磨光整加工,并完成相同模型及参数设定的仿真计算,将实验结果与仿真结果进行对比分析。通过对实验中表面粗糙度变化值与仿真中磨损量的对比分析得知,在不同参数条件下仿真结果的整体趋势与实验结果相一致,从而验证了基于离散元法和archard磨损模型对滚磨光整加工过程进行仿真计算的真实性和准确性。(3)针对整体叶盘水平置式回转滚磨光整加工进行仿真实验,研究滚抛磨块装入量和滚筒转速对加工效果的影响。结果表明:叶片型面的加工效率受工艺参数的影响较大,且叶背、叶盆呈现出明显的差异。回转式滚磨光整加工可以有效保证不同叶片间的加工均匀一致性,且在50%装入量、70rpm转速条件下,同一叶片不同区域的加工均匀性最好。综合考虑加工效率与加工均匀一致性,优选以下参数范围:50%～60%装入量;0.8n～0.95n转速。(4)为改善整体叶盘水平置式回转滚磨光整加工存在的加工效率及加工均匀一致性等问题,提出三种优化设计方案,并对其加工过程进行仿真实验。根据仿真结果的对比分析,可以得出:双向回转在加工过程中可改善叶背、叶盆型面之间的接触形式差异,但仍难以解决叶片型面不同位置加工均匀一致性的问题;斜置式回转在斜置角度低于15度时可以提高叶片型面的加工效率,但对于同一叶片型面不同位置的加工均匀一致性没有明显改善;振动-回转复合式滚磨光整加工在保证不同叶片间加工均匀一致性的同时,极大地提高了叶片型面的加工效率,并且有效改善了同一叶片型面上的加工均匀一致性,这一优化设计方案应当考虑为整体叶盘滚磨光整加工的实际应用中不可或缺的一类加工形式。

关键词：整体叶盘光整加工离散元法 archard磨损模拟优化

考虑预紧力和临界载荷的滚柱导轨副磨损建模与仿真

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内蒙古科技大学学报 2021年第4期40卷 346-350,408页

作者：张巍薛春江侯学元内蒙古科技大学工程训练中心内蒙古包头014010

滚柱直线导轨副滚动副间的磨损是导致其精度下降的主要原因.磨损除了与摩擦时间、润滑介质、受载状况有关外,还与初始预紧力和临界载荷有关.采用增加滚柱直径的方法提高滚动导轨副刚度后,使得其摩擦和磨损的特性发生了改变.研究LG35E型... 详细信息

滚柱直线导轨副滚动副间的磨损是导致其精度下降的主要原因.磨损除了与摩擦时间、润滑介质、受载状况有关外,还与初始预紧力和临界载荷有关.采用增加滚柱直径的方法提高滚动导轨副刚度后,使得其摩擦和磨损的特性发生了改变.研究LG35E型滚柱直线导轨副的临界载荷的计算公式,并基于经典的archard磨损模型,考虑预紧力和临界载荷的变化,建立导轨副的磨损计算模型.推导了滚柱直线导轨副磨损体积计算模型.通过数值分析软件进行仿真分析,为后续的滚柱导轨副精度退化研究奠定基础.

关键词：滚柱直线导轨副 archard磨损预紧力临界载荷

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制动摩擦片的偏磨仿真分析与优化设计

上海节能 2021年第11期 1268-1272页

作者：袁二娜上海汽车制动系统有限公司

为快速检验摩擦片在工作中的磨损性能,搭建了某车型的制动系有限元模型。基于有限元软件Abaqus二次开发模拟了汽车制动过程中各零部件的行为状态,得到了摩擦片磨损和偏磨数据,并依据仿真分析结果对现有设计进行偏磨评价和优化。通过更... 详细信息

为快速检验摩擦片在工作中的磨损性能,搭建了某车型的制动系有限元模型。基于有限元软件Abaqus二次开发模拟了汽车制动过程中各零部件的行为状态,得到了摩擦片磨损和偏磨数据,并依据仿真分析结果对现有设计进行偏磨评价和优化。通过更改支架结构,在最小设计变更的前提下改善了偏磨,为制动系统设计提供了重要的理论参考和指导手段。

关键词：有限元制动 archard磨损偏磨优化