歪斜安装对组配轴承转子系统动力学特性影响

针对多联组配轴承歪斜安装情况,推导了一个轴承外圈发生绕竖直方向歪斜时滚动轴承的非线性支承力形式,并借助Timoshenko梁轴单元建立了主轴模型,利用打靶法和Floquet理论分析了歪斜对系统全局非线性稳定特性和振动特性的影响。通过与正常安装组配轴承转子系统对比发现:外圈歪斜后系统在大间隙时的低转速区域容易出现倍周期分叉,在高转速区域易表现为伪周期分叉;在小间隙工况时容易获得大范围的周期运动参数区域。同时,歪斜使得系统的一临界峰峰值右移且明显放大,从而导致系统在高转速区域的水平方向振动明显增大。研究结果表明,掌握且合理利用轴承歪斜后的非均匀间隙特性,有助于改善系统运行的动力特性。     

基于图像传感器在线铁谱仪的实验研究

介绍了一种新型在线铁谱仪的原理，性能和试验结果，该仪器通过DSP计算遮光面积百分比，磨损指数以及分类特征大磨粒，能够判断被监测机器的磨损状态并预报异常磨损，试验结果表明，所研制的仪器能较好地满足在线磨损检测的要求。     

推力轴承对柔性转子系统的非线性动力影响

针对推力轴承支承下,推力轴承对柔性转子系统的稳定性影响问题,考虑转子的倾斜后得到了推力轴承提供的非线性力和力矩,建立了单盘柔性转子系统的有限元模型.将转子的轴向和横向运动方程相结合,对其线性自由度进行缩减后形成了整个系统的动力方程,运用打靶法和Floquet稳定性分叉理论,分析了推力轴承以及圆盘质量偏心对整个系统的非线性动力影响.数值结果表明,推力轴承对整个系统运行的稳定性和分叉行为有很大影响,推力轴承延迟了系统周期解的分叉,提高了临界转速和失稳转速,降低了转子共振振幅,因此推力轴承有助于转子系统的稳定运行.     

错位安装对多联组配轴承转子系统动力学特性的影响

针对多联组配轴承在安装过程中出现错位时,错位是否影响转子系统稳定运行的问题,建立了柔性转子系统的有限元模型,推导了错位安装的轴承非线性力的公式,采用数值积分的方法分析了错位安装对转子系统的非线性动力学特性的影响.通过与正常安装转子系统的对比发现,错位安装是影响多联组转子系统稳定性的重要因素之一.当错位量一定时,可较大地减小系统失稳区域的宽度,当错位在x方向时,可使x方向的振幅随错位量的增大而减小,但错位在y向的振幅变化幅度不大.研究表明,适当的错位有助于改善转子系统运行的稳定性.     

磁力配重型在线自动平衡头的作动原理研究

从转子在线自动动平衡的基本原理入手,提出了自动平衡头的质量块运动方案。基于电磁-永磁混合驱动思想,设计了以环形通电线圈和稀土永磁材料为激励的平衡头磁路结构。介绍了平衡头作动过程,基于此给出了阶跃型驱动电压波形。针对170MD12Y16高速磨削电主轴,设计了平衡头具体结构,通过有限元电磁场仿真,确定了合适的线圈安匝数和磁阻调整环厚度;通过驱动试验,验证了仿真结果的正确性并确定了合适的电压及其持续时间。研究结果表明,当安匝数为1kA、磁阻调整环厚度为0.2mm、驱动电压为12.4V且占与空时间均为120ms时,平衡头运转平稳。     

二维高精度磁悬浮定位平台的研究

为了解决传统精密机械支承平台由于传动副的间隙、摩擦以及传动杆件弹性变形等引起的运动与定位误差问题,研制了具有“近零摩擦”运动副的高精度磁悬浮二维定位平台样机．该定位平台采用两层结构,最大行程500mm,每层平台均采用结构相同的6对电磁铁,并以四角磁悬浮支承和侧向平动控制的方式置于导轨之上来实现平台的磁悬浮运动．通过设计磁悬浮平台的受力结构,获得了对平台垂直、水平方向的解耦控制方案．根据电磁轴承系统的数学模型分析,设计并开发了二维电磁悬浮平台和控制系统,使用dSPACE数字控制平台和模拟控制手段,实现了电磁悬浮平台在比例、积分和微分（PID）控制下的5自由度静态稳定悬浮．试验结果表明,悬浮精度达到了10μm,因而有希望成为新一代半导体制造中的高精度定位平台．     

转子自适应主动平衡算法及电磁平衡头单盘平衡试验

为了实现转子不停机平衡,研究了一种自适应主动平衡算法。基于单平面影响系数平衡方程,通过引入增益因子提高平衡迭代过程稳定性,并引入遗忘因子实现影响系数在线估计,构建了单平面在线自适应平衡算法的数学模型。为验证所提出的平衡算法的有效性,设计了一种含有永磁体的电磁圆环形主动平衡头,通过线圈电磁场与永磁体间的磁力作用驱动配重盘步进转动,依靠磁阻最小原理自锁。针对所设计的电磁平衡头,提出了一种单盘转动平衡策略,对平衡补偿量相位进行了校正。开展了不同不平衡量和转速下电主轴主动平衡试验,获得了平衡过程的时域波形、振幅下降率、平衡步数和配重盘终位置。试验结果表明:不平衡量为24.59g·cm∠180°时振幅降低42.65%,不平衡量为24.59g·cm∠285°时振幅降低37.8%;转速为2 400r·min~(-1)时振幅降低40%,转速为3 000r·min~(-1)时振幅降低60%。研究结果证明了所提出的平衡算法和装置是可行、有效的。     

基于图像传感器的在线铁谱仪的实验研究

介绍了一种新型在线铁谱仪的原理、性能和试验结果 ,该仪器通过 DSP计算遮光面积百分比、磨损指数以及分类特征大磨粒 ,能够判断被监测机器的磨损状态并预报异常磨损 .试验结果表明 ,所研制的仪器能较好地满足在线磨损检测的要求     

一种电磁式动平衡头励磁线圈驱动电路

分析了电磁式动平衡头励磁线圈的工作特点,提出了一种"BUCK调压+H桥调相"复合式励磁线圈驱动电路。BUCK调压电路产生幅值可变电压,H桥调相电路在励磁线圈中产生间断的、方向交错的电流。调压和调相结合,满足励磁线圈初始电磁力大、电磁力方向交错变化的特殊要求。仿真及实验验证了驱动电路的有效性,该电路在实际的电磁式动平衡系统中得到了很好的应用,具有工作稳定、通用性强的特点。     

一种切削颤振监测技术的研究与实现

采用自主开发的外置式数控机床功能部件可重构监测系统的原型平台,研究开发了一种实用的切削颤振监测组件.针对有代表性的车削、铣削加工工艺,选择传统的振动加速度传感器拾取切削状态信息,选用时域方差和频域谱特征作为颤振发生的综合指标,采用监测数据与正常切削时建立的对比库进行比较的方法进行了颤振识别.在对颤振特征量及其阈值进行研究的基础上,进而使用C#编程语言来实现监测软件,通过引入延时机制和数据重叠处理技术,有效地提高了颤振早期预报的准确性和快速性.通过工厂切削试验对所开发的颤振监测组件进行测试验证,试验表明该组件的颤振诊断率可达到80%以上,证明了此监测方法对于工业现场的适用性.