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轴承钢大方坯凝固末端特性与中心质量控制

钢铁 2024年第2期59卷 99-110页

作者：夏帅康王璞汤群伟李伟涛扈凯张家泉北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 潍坊特钢集团有限公司联合研究中心山东潍坊262400

连铸流程取代模铸锻造生产高端轴承钢是当前的发展趋势。为了改善GCr15轴承钢200 mm×240 mm大方坯连铸中常见的中心缩孔和中心偏析问题,借助数值模拟研究连铸坯传热与凝固进程,并通过工业试验调整拉速探究末端电磁搅拌(final electroma... 详细信息

连铸流程取代模铸锻造生产高端轴承钢是当前的发展趋势。为了改善GCr15轴承钢200 mm×240 mm大方坯连铸中常见的中心缩孔和中心偏析问题,借助数值模拟研究连铸坯传热与凝固进程,并通过工业试验调整拉速探究末端电磁搅拌(final electromagnetic stirrer,F-EMS)和轻压下(soft reduction,SR)对连铸内部质量的协同影响机制和效果,通过低倍酸侵观察不同工艺下铸坯的横纵截面缩孔疏松和裂纹情况,通过钻屑取样检测铸坯横截面上碳偏析分布。结果表明,拉速为0.95 m/min时铸坯凝固终点仅为13.0 m,此时提升F-EMS强度且使用轻压下虽然可以改善中心缩孔,但F-EMS也将更多高浓度钢液搅入铸坯中心,由于铸坯中心熔池宽度小,对高浓度溶质的稀释作用小,熔池难以稀释这些钢液从而使得铸坯中心偏析反而加剧。而在F-EMS电流强度为540 A、SR总压下为7 mm的工艺下,拉速提升至1.2和1.4 m/min时,铸坯内弧侧都产生了压下裂纹,且由于GCr15轴承钢连铸凝固两相区较宽,拉速为1.4 m/min时铸坯在铸机上产生裂纹的压下辊处,铸坯内部裂纹敏感区间较白亮带更靠近铸坯表面,最终导致白亮带较压下裂纹更靠近铸坯中心。拉速为1.1 m/min时,虽然中心缩孔得以控制,但中心区域出现负偏析,导致断面均质性无法控制到较高水平。而在拉速为1.0 m/min工况下,F-EMS处的铸坯中心固相率在0.1附近,在合理位置,其2号和3号压下辊处铸坯中心固相率都处于合理的压下区间0.30~0.75,铸坯横截面中心缩孔评级为0.5以内,中心偏析为1.003,碳极差为0.125%,其质量最优。

关键词： GCr15轴承钢末端电磁搅拌轻压下压下裂纹白亮带中心质量

基于正多面体的点面等效耦合机构设计方法与分析

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机械设计与研究 2024年第4期40卷 31-36,43页

作者：曹亚柯田东明刘凯赵娟山东化工职业学院山东潍坊261000 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261000

以正多面体的五种结构特征为依据,以正多面体为基础,提出点面等效耦合机构的设计方法。首先,通过研究空间正多面体的结构特点,选择动、定平台及择优选择对称轴;定义了一类耦合顶点和二类耦合顶点,通过将一类耦合顶点和二类耦合顶点顺次... 详细信息

以正多面体的五种结构特征为依据,以正多面体为基础,提出点面等效耦合机构的设计方法。首先,通过研究空间正多面体的结构特点,选择动、定平台及择优选择对称轴;定义了一类耦合顶点和二类耦合顶点,通过将一类耦合顶点和二类耦合顶点顺次连接在一起,从而形成各种耦合支链。其次,设计几何元素的替换构件,根据替代原则,一类耦合顶点和二类耦合顶点可以用正多边形替代构件代替,而耦合框架中的每条棱边则可以用二副杆代替。正多边形替代构件和二副杆替代构件之间通过使用转动副(R副)连接,且R副的两端轴线相互平行,从而构成耦合机构基础模型。另外,判断综合出的耦合机构的可动性。最后,将一类耦合顶点和二类耦合顶点的替代构件从正多面体扩展到非正多面体,从而设计出拟二十面体耦合机构并对其动平台进行了运动轨迹分析。

关键词：正多面体点面等效耦合机构机构设计轨迹分析

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己二腈工艺路线选择及产业化分析

现代化工 2024年第6期44卷 5-8页

作者：陈亚君山东新和成精化科技有限公司山东潍坊261108

介绍了己二腈上下游产业链及主要工艺路线、下游应用及份额、市场供需及趋势分析、产业化的难点及解决思路。重点从成本、投资、环保等方面多角度分析了合成己二腈各工艺路线优劣,明确最优路线。从技术、产业链、原辅料、规模等方面阐... 详细信息

介绍了己二腈上下游产业链及主要工艺路线、下游应用及份额、市场供需及趋势分析、产业化的难点及解决思路。重点从成本、投资、环保等方面多角度分析了合成己二腈各工艺路线优劣,明确最优路线。从技术、产业链、原辅料、规模等方面阐述了产品竞争力关键点,明确了推进己二腈项目产业化的要点。

关键词：己二腈产业链工艺路线市场供需产业化

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小排量国Ⅵ柴油机涡轮增压器喘振优化设计

车用发动机 2024年第2期 75-82页

作者：周成尧马超周马兰张舰杨娇湖南道依茨动力有限公司湖南长沙410000 潍坊学院机械与自动化学院山东潍坊261061 长沙市比亚迪汽车有限公司湖南长沙410021

匹配某小排量国Ⅵ柴油机时,增压器压气机出现了喘振现象,导致发动机扭矩明显降低,需要设计一款新型压气机。通过加大压气机叶片θ角、叶片出口β角、叶片弦长、叶轮进口尺寸、叶轮出口宽度,减小扩压器出口与叶轮出口直径的比值,设计了... 详细信息

匹配某小排量国Ⅵ柴油机时,增压器压气机出现了喘振现象,导致发动机扭矩明显降低,需要设计一款新型压气机。通过加大压气机叶片θ角、叶片出口β角、叶片弦长、叶轮进口尺寸、叶轮出口宽度,减小扩压器出口与叶轮出口直径的比值,设计了优化方案。进行了优化方案和原方案的压气机性能仿真计算、增压器台架压气机性能试验、发动机台架增压器性能匹配试验,结果表明:优化方案改善了压气机小流量区域的稳定性,提高了堵塞流量;在发动机全转速范围内,流量减小时压比特性曲线斜率始终为负,压气机运行稳定,未发生喘振;发动机可以加载到最大设计扭矩,提升了发动机的动力性能。

关键词：柴油机涡轮增压器压气机喘振叶轮优化设计

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径流涡轮机流道壁面冲蚀特性及对性能的影响

中国机械工程 2024年第7期35卷 1232-1240页

作者：马超张健健王宁宁郭姗姗潍坊学院机械与自动化学院潍坊261061 机械工业内燃机增压系统重点实验室寿光262718 康跃科技(山东)有限公司寿光262718

碳颗粒作为内燃机燃烧的固有产物,随主流运动时会对涡轮机壁面产生冲蚀,在长时间运行后对性能产生影响。通过两相流数值仿真手段对某径流式涡轮机的壁面冲蚀特性进行了分析,并研究了多种关键参数对涡轮机冲蚀率及性能的影响规律。研究... 详细信息

碳颗粒作为内燃机燃烧的固有产物,随主流运动时会对涡轮机壁面产生冲蚀,在长时间运行后对性能产生影响。通过两相流数值仿真手段对某径流式涡轮机的壁面冲蚀特性进行了分析,并研究了多种关键参数对涡轮机冲蚀率及性能的影响规律。研究结果表明:颗粒尺寸会对壁面冲蚀分布特征产生影响,对性能的影响呈非线性变化规律;颗粒排放裕度和膨胀比对性能变化率的影响呈线性关系;涡轮机转速的变化对效率变化率的影响呈线性关系,对相似流量变化率的影响呈先快速增加后持续下降的规律。颗粒尺寸和涡轮机工况是影响涡轮机性能变化率的显著因素,比颗粒排放裕度及膨胀比对效率变化率和相似流量变化率的影响分别大5~7倍和19~24倍。

关键词：涡轮增压器径流涡轮机冲蚀率两相流性能影响

改善M100甲醇发动机低温起动性能的试验研究

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车用发动机 2024年第1期 16-20页

作者：陈月春李志杰曾笑笑史祥东吴心波李素婷潍柴动力股份有限公司发动机研究院山东潍坊261061 潍柴动力空气净化科技有限公司山东潍坊261061

针对M100甲醇发动机低温环境下难以形成足够浓度可燃混合气而导致的起动困难问题,从改善M100甲醇燃料雾化及提升混合气温度两方面开展了研究。采用空气辅助喷射器降低甲醇燃料喷雾粒径,促进其形成可燃混合气;采用进气加热方式将起动阶... 详细信息

针对M100甲醇发动机低温环境下难以形成足够浓度可燃混合气而导致的起动困难问题,从改善M100甲醇燃料雾化及提升混合气温度两方面开展了研究。采用空气辅助喷射器降低甲醇燃料喷雾粒径,促进其形成可燃混合气;采用进气加热方式将起动阶段进入气缸的甲醇混合气加热,提高甲醇蒸发速度,加速低温下甲醇混合气浓度达到着火界限。试验结果表明:空气辅助喷射器对改善M100甲醇燃料发动机起动性能有利,比普通甲醇喷射器的极限起动温度降低10℃;进气加热可加速甲醇混合气形成;两种方案组合可实现环境温度5℃下缸内着火。

关键词：甲醇发动机冷起动混合气形成进气温度

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双水口钢包浇注末期汇流旋涡形成的影响因素

钢铁 2024年第5期59卷 71-79页

作者：赵烁卢中阳张泽马致遥曹永波唐海燕北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 潍坊特钢集团有限公司山东潍坊261000

钢包浇注末期,当钢液面降低到一定高度时,由于钢液的黏性、初始切向速度和科氏力的相互作用,钢包内会形成漏斗状的汇流旋涡。旋涡一旦贯通到水口会把钢水上方的炉渣和空气卷入到钢水中污染钢液,因此在生产中需准确把控旋涡的产生和贯通... 详细信息

钢包浇注末期,当钢液面降低到一定高度时,由于钢液的黏性、初始切向速度和科氏力的相互作用,钢包内会形成漏斗状的汇流旋涡。旋涡一旦贯通到水口会把钢水上方的炉渣和空气卷入到钢水中污染钢液,因此在生产中需准确把控旋涡的产生和贯通高度,以便在形成旋涡时及时关闭浇钢口。另一方面通过优化钢包工艺参数从而使旋涡延迟产生也可减少钢包留钢量,提高金属收得率。针对双水口钢包浇注末期旋涡的特性和影响因素研究很少。以一个服役的150 t双水口工业钢包为原型,基于相似原理,采用有机玻璃制作了1∶3.5的钢包物理模型,通过水模拟方法研究了钢包静置时间、初始液位高度、水口位置、水口结构、底吹搅拌和阻旋装置等因素对浇注末期旋涡形成过程的影响。结果表明,钢液静置时间和初始液位高度对旋涡高度无明显影响,而水口位置对旋涡的起旋高度影响较大,对贯通高度几乎无影响。当2个水口偏心率分别为0.60和0.83时,旋涡的起旋高度最小,为17 mm。与漏斗形水口相比,正方形水口可以降低旋涡的起旋高度。另外,在本试验条件下,增加底吹搅拌操作对控制旋涡不利,而在距离包底中心0.6R(R为钢包底半径)处,靠近2个水口连线处安装阻旋装置会降低旋涡的起旋高度,有利于抑制旋涡的产生。

关键词：钢包双水口浇注末期物理模拟汇流旋涡

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基于耦合电感的直流故障限流器

电力自动化设备 2024年第4期44卷 82-87页

作者：张烁邹贵彬张成泉魏秀燕周成瀚山东大学电气工程学院山东济南250061 国网山东省电力公司潍坊供电公司山东潍坊261021

柔性直流电网存在故障电流上升速度快、幅值高,感性元件储存能量大等问题,这造成故障电流难以分断,并且使得直流断路器的耗能支路承受巨大压力。为了限制故障电流峰值并且降低直流断路器耗能压力,提出一种基于耦合电感的直流故障限流器... 详细信息

柔性直流电网存在故障电流上升速度快、幅值高,感性元件储存能量大等问题,这造成故障电流难以分断,并且使得直流断路器的耗能支路承受巨大压力。为了限制故障电流峰值并且降低直流断路器耗能压力,提出一种基于耦合电感的直流故障限流器。当发生短路故障时,该故障限流器利用电感耦合特性等效投入电阻与电容组成的限流支路,以实现无延时的故障限流;当直流断路器分断故障电流时,该故障限流器利用耗能电阻耗散耦合电感储存的能量,从而分担直流断路器耗能压力,以达到降低避雷器容量需求、加快故障电流分断速度的目的。大量电磁暂态仿真结果表明,所提故障限流器具有良好的限流效果,能极大降低直流断路器的耗能压力。且该故障限流器制造成本低,易于实现。

关键词：柔性直流电网直流故障限流器耦合电感直流断路器耗能压力

基于变分模态分解的多缸柴油机缸套振动差异分析

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振动与冲击 2024年第3期43卷 233-240页

作者：李林涛曹恒超朱桂香李国兴刘东刘培毓史威威太原理工大学车辆工程系太原030024 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061

多缸柴油机缸套振动噪声响应的差异导致缸套润滑、磨损及穴蚀现象不同,引起缸套可靠性差异并缩短整机使用寿命,研究差异的产生原因有助于柴油机的维护与设计优化。内燃机振动噪声的主要来源是燃烧冲击与活塞二阶运动引起的缸套敲击,而... 详细信息

多缸柴油机缸套振动噪声响应的差异导致缸套润滑、磨损及穴蚀现象不同,引起缸套可靠性差异并缩短整机使用寿命,研究差异的产生原因有助于柴油机的维护与设计优化。内燃机振动噪声的主要来源是燃烧冲击与活塞二阶运动引起的缸套敲击,而多缸柴油机缸套振动噪声的差异主要来源于活塞敲缸。以某重型六缸柴油机为研究对象,基于变分模态分解技术对多缸振动响应差异开展了溯源分析。建立了活塞敲缸动力学计算模型并通过试验验证了参数设置的合理性,通过变分模态分解从振动响应中提取了主要频率成分与相关模态。结果表明:多缸柴油机各缸振动幅值分布趋势一致,缸套中上部的振动最剧烈;各缸振动差异与机体模态特性有关,缸套间振动差异与机体第7阶模态振型趋势一致,体现为第6缸振动最强,第2缸振动最弱。

关键词：柴油机缸套振动动力学模型变分模态分析