三种典型内腔结构球形空心铍转子的分析

以三种内腔结构不同的静电陀螺仪Φ38mm球形空心铍转子为例,导出了它们的壁厚计算公式,根据薄壳理论解析计算了它们在工作状态下的离心变形,探讨了离心变形对转子圆球度的影响,解读了它们的结构特点,可作为合理选择转子内腔结构的参考.     

静电陀螺仪空心球转子变形分析

提出了基于有限元方法对静电陀螺仪空心球转子离心变形、温度变形、压力变形和综合变形的分析方案,并给出了减少变形的措施。分析结果表明:转子的变形主要是由温度引起的,压力和离心产生的变形相对比较小;离心变形对转子的球形度影响较大,但变形值要比温度引起的变形值约小2个数量级;温度变化对转子的半径变化产生较大影响,但主要影响转子与电极之间的间隙,对转子的球形度几乎没有影响;同样,压力变形对球形度影响较小,对半径影响也较小。因此,在结构设计时将转子半径变化考虑进去,并加以补偿,则对转子半径的影响就可以忽略。可以通过在四个标准大气压和五个标准大气压下将空心球转子研磨成球形,来消除离心变形对转子球形度的影响。结果还表明该方案对空心转子静电陀螺仪转子的研制具有重要的应用价值。     

静电陀螺仪空心球转子变形分析及优化设计

用解析法描述了转子的非球形。介绍了静电陀螺仪空心球转子的结构,并利用有限元分析软件根据工作环境的不同对转子进行了静态变形、动态变形和综合变形的仿真分析,得出了球转子的变形规律及变形量。对转子的结构参数进行了优化,得出了球形转子加工所需的压力值。     

静电陀螺仪长球形空心转子的径向变形设计

根据弹性力学薄壳理论的载荷弹性变形计算公式，应用小变形独立作用与合成原理，构建了静电陀螺仪空心转子表面径向载荷的径向变形与离心载荷的径向变形的迭加计算公式，并按径向变形迭加计算公式构造了两极长、赤道短的长球形空心转子。该长球形空心转子在高速旋转工作时能具有较为理想的圆球形。最后，以示例对两极长、赤道短的长球形空心转子的设计、加工、测量进行了说明。     

静电陀螺仪空心球转子变形分析

介绍了静电陀螺仪空心球转子的结构。并利用有限元分析软件根据工作环境的不同对转子进行了静态变形、动态变形和综合变形的仿真分析,得出了球转子的变形规律及变形量。为转子的设计、静电陀螺仪的建模提供了重要的理论参考依据。     

对小型静电陀螺仪球形转子的研磨技术

四轴球体研磨机应用了创成性加工机理和误差均匀化效应,本文分析了该研磨机研磨球体圆度误差的趋小化机理,研究论证了精密球体研磨的工艺方案、工艺参数、研磨效果及工艺可靠性等问题。最后,对小型静电陀螺仪球形转子进行了研磨试验,以验证该研磨机的加工性能和加工效果。     

单齿转子压缩机转子变形的有限元分析

利用有限元方法对单齿转子压缩机运动过程中转子的力、热变形进行了计算,并对转子的热变形计算结果进行了实验验证。分析结果表明,热变形是单齿转子压缩机转子变形的主要因素,转子的铸造空腔结构导致转子径向变形很不均匀。     

超高稳态加速度承载条件下转子部件结构可靠性研究

以超高稳态加速度承载条件下旋转实验设备转子部件的安装孔结构为研究对象,建立有限元分析模型,对其动态变形进行分析。结合人工神经网络技术、随机摄动技术、可靠性设计和可靠性灵敏度相关理论,建立动态误差可靠性模型,提出了对具有随机参数的非线性转机结构动态误差可靠性灵敏度计算的方法,研究转子部件设计参数对转子部件可靠性的影响,将各个基本随机变量对可靠性的影响程度进行排序,为转子部件的结构设计提供参考。     

柔性转子现场动平衡误差研究

从提高实际转子现场平衡精度的角度出发，系统研究了动平衡中存在的各项主要误差，并给出了减小这些误差的相应对策。通过对平衡误差定性与定量的分析，以期能够指导在平衡实践中减小误差，提高转子的平衡质量。     

结构变形对高速齿轮箱直通式迷宫密封性能的影响分析

 为了分析高速列车齿轮箱转子旋转造成的离心变形和热膨胀变形对迷宫密封性能的影响,建立齿轮箱直通式迷宫密封计算模型,在研究离心变形和热膨胀变形造成密封系统转子结构变形的基础上,基于Euler-Euler两相流模型,给出结构变形与泄漏量的关系曲线。研究结果表明：转子旋转离心变形和热膨胀变形减小了迷宫密封间隙,热膨胀变形高于转子旋转离心变形一个量级;工程应用中,低转速小半径转子结构可以忽略离心变形,但需要考虑转子的热膨胀变形。     

Development of a spherical motor driven by electro-magnets

This paper presents a spherical motor driven by electro-magnets that can rotate omnidirectionally with some degrees of rotation angle error independent of rotation direction. The spherical motor is composed of a spherical rotor, a semi-spherical stator, a control PC, a control circuit, and a DC power supply. The rotor has 92 neodymium magnets. On the other hand, 84 electro-magnets are arranged on the stator. Each electro-magnet can be excited to north or south magnetic pole. The control PC calculates the posture of the rotor after a small time interval and generates the pattern of excitation of electro-magnets in order to rotate the rotor to its calculated posture. The results of the performance of the developed spherical motor show that the maximum torque is 0.24 (N·m), the maximum rotation speed is 2.5 (rad/s), and the average error of rotation angle is several degrees.     

Production of centrifugal fields greater than 100 million times gravity

A high-speed rotation instrument to produce centrifugal fields greater than 100 million times gravity has been constructed. Small, solid, spherical high-carbon chromium steel rotors are suspended magnetically in high vacuum and spun by a rotating magnetic field. It is found that the spinning rotor explodes when the calculated average value of stress in the meridian plane reaches about 1.2 times the tensile strength of the material. The maximum speed of rotation so far achieved for more than a few days without bursting was obtained with a rotor of 1.50 mm diameter. The speed of 2.11 x 10(5) rev/s corresponded to a centrifugal field of 1.34 x 10(8) times gravity. Our instrument will find application in the study of nuclear atomic phenomena.     

球形转子不平衡量的一种自动测量方法

利用面阵CCD和PCI图像卡,将转子上一固定标志点转化为图像中局部特征的亮度并用数字图像处理技术提取标志点的位置从而记录转子摆动过程,以转子的运动方程为状态方程,建立最优估计模型对采集得到的摆动轨迹进行辨识,得到了转子的不平衡量。对测量系统进行的误差分析及试验结果证明整个测量装置具有可自动测量、测量时间短和测量精度高的优点。     

基于耦合源误差分析的转子振动信号识别方法

转子振动信号实时监测是保障旋转机械健康运行的关键,转子圆度误差和电涡流位移传感器误差的耦合源误差在以往的研究和振动监测中很少考虑,使得转子振动信号有一定的失真,甚至会引起误判。以实际转子为例,提出了圆度误差测量表达式;测量和分析了两种常用电涡流位移传感器的误差,利用傅里叶拟合方法构建了圆度误差和电涡流位移传感器耦合源误差表达式,建立了耦合源误差与转子振动信号之间的映射关系。提出了点-点法、平均值法与最大值法3种转子振动信号识别方法,3种方法都能有效识别转子振动信号,其中点-点法最精确,识别误差占比约20%;平均值法计算简便,识别误差占比约10%;最大值法偏保守,但可有效避免误判,识别误差占比约32%。     

Zone-plate inteferometer to measure the positioning error of a cutting tool

A simple type of zone-plate interferometer has been developed to measure precisely the positioning error of a cutting tool. Interference fringes obtained by the interferometer are little affected by air turbulence in the optical paths and by machine vibrations. The shape of the mirrors surface being tested is spherical and is manufactured with an ultraprecision lathe. A zone plate is set at the midposition between the vertex of the spherical mirror being tested and the center of curvature of the mirror. The error in the shape of the mirror and the positioning error of the tool can be determined by analyzing the interference fringes. Two spherical concave mirrors were measured. One mirror was manufactured with a tool that had same positioning error. The positioning error was observed as distortion of the interference fringes. The images obtained by the zone-plane interferometer agree well with the images obtained by a Fizeau interferometer and a computer simulation based on the experimental results. The other mirror was manufactured with the tool after the positioning error had been eliminated, based upon the results of the above experiments. The interference fringes of the mirror show no distortion, and the error in the shape of the mirror is small.     

叶轮参数建模系统

针对离心叶轮建模的难点,探讨了基于SolidWorks环境下离心叶轮的三维设计方法与参数化设计的原理,给出了SolidWorks构造曲线曲面的数学模型。通过VB、MicrosoftAccess对Solid-Works进行二次开发实现了离心叶轮自动建模。对离心泵叶片的空间扭曲问题提出了有效的解决方法,提高了建模效率和设计精度。     

小孔节流动静压混合气体润滑球轴承的干扰力矩分析

为提高小孔节流动静压混合气体润滑球轴承的漂移精度,分析了气体干扰力矩(误差力矩)的成因,在一定假设条件下,建立了干扰力矩的数学模型;运用有限元方法,实现了该结构轴承小误差条件下气体干扰力矩的数值求解,并分析了节流孔的孔径误差、节流孔在球面上的位置度误差、球或球腔的非球形误差等几种常见误差对干扰力矩的影响规律。结果表明,节流孔尺寸误差越大、位置偏移误差越大,引起的干扰力矩越大;转子或球腔的非球形误差以及方位角变化,使转子表面切向方向存在不对称的气体分流,使支撑力不通过球心,引起干扰力矩,非球形误差越大,干扰力矩越大;干扰力矩随轴承偏心率增加而增大,同时轴承发生轴向和径向偏心时,即使无误差,也会产生干扰力矩;摩擦力矩不直接影响仪表的漂移率,只对转子的转动起阻尼作用。实验测量了静止状态下,一种开式结构的小孔节流气体润滑球轴承的干扰力矩,验证了该模型和求解方法的正确性。     

离心泵负载下的电机定子电流特性研究

为了探索离心泵运行工况与电机定子电流之间的关系,通过数值模拟分析了不同运行工况下的离心泵水力负载转矩特性,可知水力矩呈周期性变化,均值随着流量的增大而增大,水力矩脉动强度均方根随着运行工况偏离设计工况而增大。通过理论分析可知,转矩特征将以工频调制方式反映在电机定子电流中。通过试验测得了电机定子电流,计算了定子电流均方根,并用奇异值分解法（singular value decomposition,简称SVD）消去电网工频信号,实现反映离心泵运行状态的电流特征提取。结果表明：定子电流均方根（root mean square,简称RMS）与水力负载转矩的均方根变化特征一致。根据计算处理后的定子电流总谐波失真(total harmonic distortion,简称THD)可知,THD呈现出随离心泵运行工况偏离设计工况而增大的趋势。