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数字孪生驱动的航空发动机转子精密堆叠装配

航空学报 2024年

作者：王泽生王辉张鹏飞杜立峰包宏强林东中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司清华大学机械工程系北京航空航天大学航空发动机研究院

航空发动机极高的结构复杂度和高性能、高稳定性的严格要求对航空发动机制造技术提出了挑战。装配是控制航空发动机产品质量的关键制造环节，其中，转子作为航空发动机的核心动力部件，其装配精度和质量极大地影响着航空发动机的使用性... 详细信息

航空发动机极高的结构复杂度和高性能、高稳定性的严格要求对航空发动机制造技术提出了挑战。装配是控制航空发动机产品质量的关键制造环节，其中，转子作为航空发动机的核心动力部件，其装配精度和质量极大地影响着航空发动机的使用性能。转子由多级零件串联装配而成，装配过程中零件误差积累和传递、连接结构挤压变形等因素都容易导致装配偏差产生。针对航空发动机转子装配偏差问题，开展了数字孪生驱动的装配工艺优化方法研究。结合数字孪生方法展开装配工艺机理分析，从转子装配单元数字孪生总体技术框架、装配工艺数字化内核分析、装配工艺综合评价与决策方法三方面开展数字孪生装配优化技术研究，融合多物理因素分析模型建立装配工艺数字化分析模型，实现了数据驱动的转子装配过程监控和工艺优化分析。通过转子装配实验应用验证，所提出优化方法给出的优化装配结果与最大可能偏差相比降低了57.4%，证明所提出的数字孪生转子装配优化方法能够有效解决实际问题，为航空发动机转子装配质量预测和优化提供了新的途径。

关键词：航空发动机转子装配数字孪生装配仿真数字化装配

作业车间调度的多工序精确联动邻域结构混合进化算法

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计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 537-552页

作者：巴智勇袁逸萍裴国庆王波新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830017 卓郎新疆智能机械有限公司新疆乌鲁木齐830057

针对作业车间调度问题,以最小化最大完工时间为优化目标,提出一种基于多工序精确联动邻域结构的混合进化算法。从理论上给出了关键块中工序无效移动的判定条件,据此设计了3对工序精确联动的邻域结构。为避免算法过早收敛,引入基于邻域... 详细信息

针对作业车间调度问题,以最小化最大完工时间为优化目标,提出一种基于多工序精确联动邻域结构的混合进化算法。从理论上给出了关键块中工序无效移动的判定条件,据此设计了3对工序精确联动的邻域结构。为避免算法过早收敛,引入基于邻域惩罚的交叉父本匹配选择算子与基于动态惩罚阈值的种群更新策略。通过与其他先进算法在车间调度问题基准算例上进行对比实验,验证了所提算法的有效性与稳定性。

关键词：作业车间调度精确多工序联动邻域结构混合进化算法多样化搜索

基于仿真的液压油箱常见结构对油箱脱气性能影响的研究

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工程机械与维修 2024年第4期 22-25页

作者：刘谦刘向超李志超中联重科土方机械公司湖南长沙410217 国能宝清煤电化有限公司黑龙江双鸭山155630

油箱小型化是节能减排,发展绿色经济的必然趋势。通过CFD技术,对比了不同液压油箱结构对排气性能可能的影响。给出了几点可以提升脱气性能的设计方法。

关键词：液压油箱小型化 CFD仿真液压油箱设计液压油箱脱气性能

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基于蒸馏学习的滚动轴承异常诊断方法

组合机床与自动化加工技术 2024年第3期 109-113页

作者：张春青毕剑高月中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110862

针对航空发动机滚动轴承异常难以诊断的问题,提出了一种基于蒸馏学习的轴承智能诊断方法。首先,为提高计算效率,采用经过压缩后的vision transformer (ViT)作为蒸馏学习的主干特征提取网络;其次,采用滚动轴承振动试验台数据完成蒸馏学... 详细信息

针对航空发动机滚动轴承异常难以诊断的问题,提出了一种基于蒸馏学习的轴承智能诊断方法。首先,为提高计算效率,采用经过压缩后的vision transformer (ViT)作为蒸馏学习的主干特征提取网络;其次,采用滚动轴承振动试验台数据完成蒸馏学习中教师网络的预训练;在蒸馏学习模型的训练过程中,为充分利用教师网络的知识,采用了特征知识约束的损失函数,且利用了频谱变换的数据预处理方法,用于提高模型的诊断精度;最后,在某型多台航空发动机滚动轴承数据上对所提模型进行了充分的对比验证。结果表明,所提方法能够准确地实现滚动轴承运行状态的诊断,且诊断精度能够达到96%以上,充分表明了所提方法具有很高的实用价值。

关键词：航空发动机滚动轴承智能诊断蒸馏学习

2A97铝锂合金喷丸表面完整性及耐腐蚀性能分析

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表面技术 2024年第15期53卷 184-193页

作者：黄浩牛金涛尹建国张朝阳王相宇乔阳济南大学机械工程学院济南250022 山东开泰抛丸机械股份有限公司山东滨州256217

目的延长2A97铝锂合金的服役寿命,提高其耐腐蚀性能。方法采用正交试验法,研究喷丸工艺对合金2A97加工表面完整性的影响。通过极差分析,获得喷丸角度、弹丸粒径、喷丸速度和覆盖率等工艺参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响。... 详细信息

目的延长2A97铝锂合金的服役寿命,提高其耐腐蚀性能。方法采用正交试验法,研究喷丸工艺对合金2A97加工表面完整性的影响。通过极差分析,获得喷丸角度、弹丸粒径、喷丸速度和覆盖率等工艺参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响。采用超景深三维显微镜分析2A97喷丸前后的表面形貌,采用扫描电子显微镜分析表面元素分布,采用光学显微镜表征其微观组织结构。通过动电位极化测试和表面接触角的测量,对比、评价喷丸处理对合金表面耐腐蚀性能的影响。结果喷丸处理在合金2A97表面引入了剧烈的塑性变形层,且使其表面粗糙化。与喷丸角度和覆盖率相比,喷丸速度和弹丸粒径对表面粗糙度的影响程度更大。喷丸表面的最大残余压应力为-415.54MPa,表面加工硬化程度在133%~241%之间波动。与未喷丸相比,经喷丸后试样表层组织发生了明显细化。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,喷丸试样表面表现出更好的耐腐蚀性能,表面腐蚀坑数量及大小明显降低;喷丸表面接触角均大于90°,均表现出疏水性。结论相较于铣削表面,2A97铝锂合金喷丸表面的耐腐蚀性能更加优异。

关键词： 2A97铝锂合金喷丸工艺表面完整性耐腐蚀性能润湿性

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耕整播农机装备触土部件表面耐磨强化研究进展

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农业工程学报 2024年第11期40卷 14-25页

作者：郝建军刘天龙赵建国王新芳吴运涛白占欣马海龙河北农业大学机电工程学院保定071001 河北省耕作机械技术创新中心宁晋055551 河北省农业机械作业刀具重点实验室定州073000 河北圣和农业机械有限公司宁晋055551 河北农哈哈机械集团有限公司深泽052560 河北双天机械制造有限公司定州073000 郑州市龙丰农业机械装备制造有限公司郑州450041

耕整播农机装备是影响中国耕地耕种作业质量与效益的关键农机装备,随着农业机械化的快速发展,耕整播农机装备对其配套的旋耕刀、犁铧、深松铲、耙片、开沟器等触土部件耐磨性和使用寿命提出了更高的要求。该研究系统分析了触土部件主要... 详细信息

耕整播农机装备是影响中国耕地耕种作业质量与效益的关键农机装备,随着农业机械化的快速发展,耕整播农机装备对其配套的旋耕刀、犁铧、深松铲、耙片、开沟器等触土部件耐磨性和使用寿命提出了更高的要求。该研究系统分析了触土部件主要的磨损失效形式及磨损机理,综述了提高触土部件耐磨性常用的表面熔覆、表面堆焊处理、表面热喷涂、激光表面强化处理、化学热处理、钎涂等表面处理工艺,从磨损机理、材料研发、结构设计和制造工艺4个方面对比分析了国内外技术差距,针对现阶段耕整播触土部件失效机理、材料、结构、工艺等短板环节的难点问题,从触土部件耐磨性、基体及涂层材料、结构设计、工艺体系研究方面展望农机触土部件未来研发方向,拟为表面耐磨强化的相关研究和工程应用提供理论依据与技术支撑。

关键词：农业机械触土部件耐磨性能表面处理

高速激光熔覆马氏体不锈钢涂层与电镀层性能对比与研究

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中国机械工程 2024年第8期35卷 1480-1488页

作者：王井艾超员霄朱迅郭飞燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 江苏徐工工程机械研究院有限公司高端工程机械智能制造国家重点实验室徐州221004

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性... 详细信息

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性能测试,探讨了涂层失效行为及其应用工况。结果表明:XG-1、XG-2涂层微观组织致密且均匀,平均显微硬度为720.5 HV、653 HV;电镀硬铬涂层分布孔隙和裂纹等缺陷,自腐蚀电流密度为10.45μA/cm^(2),耐腐蚀性能最差;三种磨损形式下电镀硬铬涂层均发生了开裂及剥落,高速激光熔覆涂层表现出更优异的耐磨性能,适用于活塞杆易拉伤、外界富集硬质颗粒污染物、大侧向载荷等液压缸服役工况。

关键词：高速激光熔覆电镀硬铬磨损行为液压缸活塞杆马氏体不锈钢涂层

时效处理对低压铸造ZL114A合金力学性能及显微组织的影响

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金属热处理 2024年第1期49卷 179-185页

作者：田少鲲金圆平王萍杨堃刘晓霏郭占郁瑞兴范庆利首都航天机械有限公司北京100076

以低压铸造ZL114A合金为研究对象,通过布氏硬度计、万能试验机、光学显微镜等测试手段,对固溶及时效处理后合金的显微组织及力学性能进行了观察、测试。时效初期,合金的强度快速增加,随着时效时间延长,增长趋势放缓;155℃时效12 h后,合... 详细信息

以低压铸造ZL114A合金为研究对象,通过布氏硬度计、万能试验机、光学显微镜等测试手段,对固溶及时效处理后合金的显微组织及力学性能进行了观察、测试。时效初期,合金的强度快速增加,随着时效时间延长,增长趋势放缓;155℃时效12 h后,合金的抗拉强度、屈服强度分别由固溶态的266.7、161.7 MPa增长到333.3、272.3 MPa。合金的断后伸长率则随着时效时间的增加不断下降,由固溶态的12.00%降至155℃时效12 h后的7.00%。时效温度越高,原子扩散驱动力越大,合金的强度增加得越快,达到峰值所需得时间越短,同时断后伸长率也降低得越快。合金强度增加、断后伸长率降低的原因为Mg、Si原子偏聚,并逐渐形成稳定的Mg2Si相。随着第二相的析出转变,其与基体的共格程度逐渐降低,第二相与基体保持半共格关系时,合金的强度最大。

关键词： ZL114A合金时效处理低压铸造力学性能显微组织

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缆式焊丝GMAW焊缝截面侧偏行为机理分析

焊接学报 2024年第1期45卷 83-87,I0008页

作者：杨泽坤徐锴杨战利张焱费大奎周坤杨永波中国机械科学研究总院集团有限公司北京100048 中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司哈尔滨150028 哈尔滨威尔焊接有限责任公司哈尔滨150000

缆式焊丝熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)中存在的焊缝截面侧偏现象会导致焊接接头熔合不良,基于熔滴受力分析和最小电压理论对焊缝截面侧偏现象的变化规律进行机理分析.结果表明,电流是影响截面侧偏的关键因素,由于... 详细信息

缆式焊丝熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)中存在的焊缝截面侧偏现象会导致焊接接头熔合不良,基于熔滴受力分析和最小电压理论对焊缝截面侧偏现象的变化规律进行机理分析.结果表明,电流是影响截面侧偏的关键因素,由于缆式焊丝独特的绞合结构引起电弧旋转,进而导致出现熔滴受力不均的现象,熔滴过渡方向与焊丝轴线存在夹角,在熔滴冲击力的作用下导致焊缝截面出现侧偏现象,随着电流的增加,电弧对熔滴的拘束增强,熔滴过渡方向逐渐趋于轴线,因而焊缝截面侧偏的趋势随着电流增加而减小.

关键词：缆式焊丝熔化极气体保护焊焊缝截面侧偏熔滴过渡最小电压原理