为满足航空发动机上对高温合金波纹管的应用诉求,基于有限元分析数值软件模拟了一种大直径带法兰高温合金波纹管液压成形过程,研究了轴向进给距离、液室压力和回弹对波纹管成形质量的影响,并开展试验验证。结果表明,采用单侧冲头轴向进给补料的液压成形工艺可实现带法兰波纹管成形。随着轴向进给距离的增大,波纹高度逐渐增加,壁厚减薄减小,最大壁厚减薄位置出现在波峰靠近补料一侧圆角上。随着液室压力的增大,波纹高度进一步增加,波纹各处圆角逐渐成形到位。经回弹计算后获得内径为Φ198 mm,波纹高度为8.2 mm,壁厚为0.8 mm的带法兰波纹管液压成形工艺参数为轴向进给距离14 mm,液室压力70 MPa。工艺试验成形出的波纹管尺寸满足设计图要求。

介绍飞灰过滤器反吹阀国产内件的应用情况,对阀座损坏和阀门外漏的原因进行分析,通过改进阀座材质、调整阀座预压缩量、改进阀杆和波纹管结构、增加液压阻尼器、优化仪表气源压力和阀门维修技术等措施,有效提高了阀门及内件的使用寿命,降低了阀门运行、维护成本,提高了飞灰过滤器及煤气化装置的运行稳定性。

本文基于非线性有限元理论，针对波纹管轴向刚度大，径向刚度小，能承受较大的轴向位移和一定的内、外压力的特点，采用ANSYS有限元软件首次对整体波纹管进行热一应力耦合分析，研究波纹管在交变载荷和温度场的作用下刚度与位移、应力应变情况，并预测波纹管的疲劳寿命。

本文基于ANSYS软件研究了机械密封波纹管的失弹特性,以轴向端面压力(压缩位移)、组合力、温度、力热总载荷要素在波纹管弹性弹性中的影响机制分析,了解波纹管失弹特性。通过计算分析,结果表明多种力载荷作用与热载荷作用对于机械密封波纹管弹性性能的影响都不容忽视;在载荷作用不同形式下,机械密封波纹管最大应力强度与压缩位移之间为正相关关系,且波纹管最大允许压缩位移存在一定差异。

针对秦皇岛32-6油田某海上油气生产平台注水泵机械密封频繁泄漏问题,检查部件发现机械密封动环波纹管破裂;对机械密封动环波纹管处进行受力分析,发现破裂主要原因是机械密封冷却水流体的作用力超过波纹管的承压极限,造成波纹管破裂,导致机械密封泄漏。根据分析计算结果,提出了有关改进措施。

对金属软管进行内部表面检查时,发现金属软管的波纹管部分内壁存在断续黑色斑迹。通过对波纹管内壁进行宏观及微观观察、能谱分析、红外光谱分析,结合金属软管的生产工艺过程进行综合分析,确定波纹管内壁黑斑产生的原因。结果表明:波纹管内壁的黑斑为厂家进行液压强度试验的试验台电泵用润滑油混入液压试验介质并附着于波纹管内壁,在试验结束后,附着于内壁的润滑油经过后续烘干工序的高温环境,形成黑色多余物;建议将液压强度试验台电泵与水箱分开放置,同时在生产工艺流程中液压强度试验后增加双向吹除,并在最后一道高温烘干工序前增加除油处理。

为提高波纹管疲劳寿命计算精度,建立了一种综合考虑成形影响和材料循环特性的波纹管疲劳寿命计算有限元模型。基于ABAQUS平台计算获得了波纹管成形后的实际轮廓和壁厚,利用FE-safe软件提取了材料稳态循环滞后应力应变曲线,计算出波纹管疲劳寿命,并与理论计算值、理想模型结果和实验结果进行了对比。结果表明:考虑成形与循环滞后影响的波纹管疲劳寿命仿真模型可以有效提高计算精度,其与实验结果误差在12%以内;理想模型误差范围为14%~62%;理论计算值结果误差最大。

为了探究汽车排气系统波纹管的疲劳寿命影响机理,基于ABAQUS软件建立了某型号汽车波纹管液压成形和静力学分析有限元模型,通过扫描电子显微镜、X射线衍射等测试手段研究了不同特征区成形后的组织演变机理。由于波纹管高周疲劳试验条件的局限性,采用预应变模拟法实现了波谷区的高周疲劳加载。有限元结果表明,成形后波谷处真应变为0.03~0.10,波峰处为0.20~0.29,轴向拉伸、周向扭转和横向弯曲3种实际工况条件下的应力集中都在波谷处。物理试验结果表明,液压成形后不同特征区形变诱导马氏体相变程度随应变上升不断增强,TiN轴比先变大后又由于发生破碎进而降低。通过对比0.1预应变试样和波谷试样的组织形貌差异验证了物理模拟试验的有效性。高周疲劳试验结果显示,成形带来的亚稳态奥氏体含量降低和TiN伸长对波谷区疲劳性能有较大损害。

目的探究波纹管液压胀形成形技术及液压成形过程,优化波纹管成形效果和减薄率。方法基于正交试验方案,利用有限元技术对成形过程进行数值模拟分析,研究成形内压、轴向进给路径以及保压力对成形效果和减薄率的影响。结果综合考虑成形高度、减薄率2个指标,得到的较优工艺参数为成形内压为2 MPa,保压力为1.25 MPa,轴向进给路径为在前0.1 s进给5 mm、后0.9 s匀速进给至模具闭合,此时成形高度为12.01 mm,减薄率为9.9%。结论通过正交试验设计分析,轴向进给路径既是成形高度的显著性影响因素,又是减薄率的显著性影响因素;同时,单独优化一个指标(成形高度、减薄率)时,另一个指标性能会下降,根据正交试验优化结果选取最优参数组合进行模拟验证,得到的试验结果其综合成形质量较高。

为实现定位系统在大行程中高精度定位，设计了一种宏微双级驱动精密定位平台。采用金属波纹管直接驱动宏动平台，实现了系统大行程进给。安装在宏动平台上的音圈电机驱动微动平台，补偿宏动平台产生的误差并实现系统的高精度定位。采用双光栅检测方案，增量式光栅反馈宏动平台的位置信号，绝对式高精度光栅反馈微动平台的位置信号，实现二级精密驱动定位系统的全闭环控制设计。分别对宏动平台和微动平台建立数学模型，提出宏动平台带前馈的PID闭环控制和微动平台的神经网络PID复合控制方案。实验结果表明：该定位系统能满足大行程高精度的定位要求，在50mm的行程中重复定位精度能达到0.6μm。