【目的】为保证高压环境下盾构换刀机器人在储存舱内安全密封保存,开展盾构换刀机器人储存舱闸门的密封特性研究。【方法】通过揭示某型号储存舱闸门的结构特点和密封机理,建立闸门密封件在介质压力作用下的仿真分析模型,分析介质压力作用下应力分布以及各接触面最大接触应力值,探究初始压缩量、流体介质压力及材料硬度对闸门密封件密封性能的影响。【结果】在0~2.0 MPa的介质压力范围内,初始压缩量及材料硬度对密封件密封性能的影响较大。以密封件最大接触应力、最小Von-Mises应力为优化目标,采用响应曲面法对密封件进行参数优化设计,得到邵氏A型硬度80、初始压缩量1.0 mm的密封件可以满足0~2.0 MPa介质压力下的密封要求。【结论】通过密封性能测试试验,验证了闸门在低压(0.6 MPa)和高压(1.2 MPa)工况下良好的密封性能。可为泥水盾构换刀机...

基于有限元分析软件Abaqus建立旋转唇密封模型,计算得到其静态接触压力和径向变形影响系数矩阵,然后通过油封数值计算模型计算得到其泵吸率;在工况一定的情况下,分析理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚结构参数对密封性能的影响,并应用田口实验法进行正交试验设计,以信噪比作为衡量泵吸率稳定性的指标,得到影响密封可靠性的最佳参数组合;应用响应曲面分析,得到油封的极限状态方程,并通过蒙特卡洛法计算基于结构参数的油封可靠度。结果表明:各结构参数对泵吸率的影响排序依次是理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚;所研究油封的密封可靠度为0.999 87。

针对伺服液压缸活塞中使用的格莱圈组合密封形式,利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立其二维轴对称有限元模型,研究格莱圈在不同密封参数(O形圈预压缩率、矩形滑环的厚度、O形圈的材料硬度)下对其动密封性能的影响。结果表明:在矩形滑环的中间区域,主密封面上最大接触压力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增加而增大,随着矩形滑环厚度的增加而减小;启动摩擦力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增大而增大,随着矩形滑环厚度的增大而减小。基于响应曲面法,以最大接触压力和最小启动摩擦力为优化目标,对格莱圈的密封参数进行优化设计。优化后最大接触压力增大,启动摩擦力减少,提高了格莱圈的密封性能。

针对一种高压大流量插装式先导型溢流阀展开仿真分析与优化设计。首先对溢流阀主要结构参数进行初步设计计算;然后根据溢流阀内部结构建立AMESim仿真模型并进行仿真,对主阀阻尼孔、先导阀阻尼孔、主阀弹簧刚度、主阀弹簧预紧力、先导阀弹簧刚度、先导阀弹簧预紧力等重要参数进行特性影响分析;最后根据仿真分析结果,采用响应曲面与非支配排序遗传算法相结合的方法,求解一定范围内溢流阀最优结构参数,实现溢流阀满足高压大流量指标且调压偏差尽量小的要求。

为缩短热熔自攻丝工艺的连接时间,以铝合金材料E170和SF36为研究对象,使用响应曲面法(RSM)设计试验,建立了拧紧扭矩、减速阈值、拧紧转速3个工艺参数与热熔自攻丝工艺拧紧阶段时间之间的二阶响应曲面模型。通过分析该模型的二阶响应曲面,得到3个工艺参数对热熔自攻丝工艺拧紧时间的影响规律。采用Minitab的响应优化器对拧紧时间进行最小值优化,得到一组最优参数。对比试验表明:使用优化参数后,接头力学性能基本不受影响,但拧紧时间只有原来的46.6%,优化工艺参数有效。

为提升盾构机铰接密封性能和使用寿命,研究其密封机制及主要失效形式,使用ANSYS Workbench软件建立密封二维轴对称模型,基于响应曲面法分析各影响因子对密封性能的灵敏度和影响趋势,并进行油脂用量的量化研究。结果表明:影响因子的灵敏度由大到小依次为材料的弹性模量、润滑油脂压力、倾斜角度和密封油脂压力;通过合理构建背压能够提高密封的耐压能力;随着材料弹性模量的增大,密封最大等效应力和最大接触压力呈现线性增大;倾斜角度的增大会引起

为了研究钻削加工中切削用量和刀具几何参数对钻削质量的影响,利用ABAQUS软件模拟研究了碳纤维复合材料的钻削过程。以主轴转速、进给量、钻头顶角为设计变量,基于响应曲面法构建了钻削轴向力预测模型,并分析了各变量对轴向力的影响。结果表明轴向力随主轴转速的增加而降低,随进给量和顶角的增加而增加;对轴向力大小的影响顺序依次为进给量、转速、顶角。预测模型具有较高的置信度,在实际加工中宜采用较高的主轴转速、较小的进给量和钻头顶角,以降低碳纤维复合材料钻削轴向力,改善钻孔质量。

为探究DD5单晶镍基高温合金铣削表面质量,基于响应曲面法及水基微量润滑技术,采用四刃整体立铣刀在(001)晶面上沿[110]晶向进行槽铣实验.以主轴线速度、每齿进给量、切削液流速、空气压强及水油流量比为变量,表面粗糙度R a为评价指标,基于极差和方差分析,找出显著影响铣削表面质量的冷却和铣削参数,并对其交互效应机理进行深入分析.进而采用逐步回归方法和粒子群优化算法对铣削表面粗糙度进行预测和优化,并基于均匀化设计对预测和优化结果进行评价.

文中通过试验设计的方法研究了高速精加工中切削参数的选择对表面粗糙度的影响。采用响应曲面法建立表面粗糙度的响应模型,分析了切削速度、进给量、背吃刀量对表面粗糙度的影响以及切削参数的优选。结果显示背吃刀量对表面粗糙度的影响最为显著,进给量次之,切削速度影响最小。在表面粗糙度选定的情况下,优先选择背吃刀量可以提高加工效率。

针对硬岩掘进机（Tunnel boring machineTBM）破岩掘进过程中强振动对推进液压缸动态特性的影响，建立了推进液压缸轴向基础振动下的动态响应数学模型，并试验验证了模型的正确性。仿真研究了不同基础振动参数下液压缸失效区域，液压缸无杆腔压力波动幅值与轴向基础振动幅值成线性正相关，且在固有频率处最大，超过固有频率继续增大至90 Hz时压力波动幅值可视为定值。应用响应曲面法对液压缸结构参数进行了优化，优化后的液压缸正常工作能承受的基础振动幅值-频率范围较优化前拓宽了45%。利用响应曲面法对液压缸进行结构参数优化可为TBM推进液压缸设计和选型提供理论依据。