陀螺仪气浮轴承间隙测量系统

为实现陀螺仪动压马达气浮轴承内部间隙的精确、快速测量,研制了一套自动化测量系统.通过施加外力将轴承内部间隙转化为外部微位移,应用多测头相对测量方法间接获得内部间隙.系统中嵌入3个微力传感器,实现施力过程的闭环控制,保证力的连续、精确加载.采用自动翻转机构,实现径向、轴向间隙测量状态的自动转换,完成连续测量.为克服零件装夹中存在定转子相对倾斜而导致间隙转化不正确的问题,在轴向夹持部分引入柔性连接结构,同时利用转子体自重实现其与定子轴的自动找正,在测量过程中基于接触力和位移的双重反馈,实现零件平衡的自动精确调整,以保证内部间隙的正确转化.经实验验证,该系统测量精度在0.3μm以内,能够满足测量技术要求.     

基于LabVIEW的磁悬浮轴承的静态刚度测量系统

磁悬浮轴承主要利用电磁力使转子悬浮于定子中,其刚度特性是磁悬浮轴承的重要技术指标,因此磁悬浮轴承的刚度测量是检验磁悬浮轴承性能的必要环节。文中建立了适用于混合控制的磁悬浮轴承在开环控制下的静态刚度测量系统。该系统利用LabVIEW软件开发测量平台,由X-Y-Z电控精密位移台、六自由度力传感器、激光位移传感器及高分辨率电流表等设备组成,并由工控机统一控制各测量单元,实现自动测量、自动采集与数据存储等功能,具有自动化程度高的优点。     

平面式大型微结构表面的螺旋扫描测量

为实现平面式大型微结构表面的快速测量,提出了一种螺旋式扫描测量方法。基于该方法的测量系统由x、y、z向直线运动平台、绕z轴旋转的直接驱动(DD)马达以及激光位移传感器组成,当移动x、y向平台使激光位移传感器的激光束与DD马达的旋转中心重合,并通过z向平台使激光位移传感器位于其测量范围内时,使x向平台与DD马达同步运动而形成螺旋线来获得被测表面形貌的平面位置信息,同时由激光位移传感器获得被测表面的高度信息,据此实现对被测表面形貌的测量;这种螺旋式扫描方法避免了栅格式扫描方法所存在的频繁加减速及反向运动间隙不足的问题,可提高系统的测量速度和精度。基于所搭建的测量系统,对表面形貌为凸凹扇形的圆形试件的表面进行了测量,结果表明:所提出的螺旋式扫描方法能够实现表面三维形貌的快速测量,测量试件表面上直径为Φ20 mm的区域时,所用时间仅为800 s,测量结果能较好地反映被测试件表面形貌的三维形貌。     

换向器滚压加工过程监测系统

根据换向器滚压加工成形的要求,提出选用电涡流传感方法对换向器成形的接触间隙进行检测,同时利用压电测力方法主动检测成形过程力的变化,将两种信息融和,构成检测系统.研究了位移传感器输出与被测间隙宽度、深度等之间的规律、电压限幅问题以及试件边缘翘曲的影响.通过压电测力仪同步测量加工过程力的变化规律,分析了夹具轴状况、压轮位置、接触间隙对力信号的影响,并进行了实验验证,弥补了单一信号的不足,提高了检测系统的准确性和可靠性.     

QH8500系列电涡流传感器

１概述 在高速旋转机械振动研究和运行参数测量过程中,非接触测量方法与接触式测量方法相比,能更准确地搜集到转子振动状况的各种参数,与其它类型的位移传感器相比,电涡流传感器具有测量范围宽,抗干扰能力强,不受油污等介质影响,结构简单等优点。因此在大型旋转机械状态临测与故障诊断中得到了广泛的应用。它的主要应用场合有： 轴转速测量 轴位移测量 轴振动和轴的轨迹测量 轴对中测量 轴偏心测量 差胀测量 差胀测量 转子动平衡 轴承油膜厚度测量２工作原理 电涡流传感器采用的是感应电涡流原理,当带有高频电流的线圈靠近被测金属…     

气体静压推力轴承性能测试实验台设计

为解决气体静压推力轴承性能测试的问题,设计了一种气体静压推力轴承性能测试实验台。该实验台利用弹簧拉压平衡原理对轴承加载,并利用力传感器测定施加载荷大小;分别采用位移传感器和流量计实现对气膜间隙大小及耗气量的测量;使用单坐标工作台实现压力分布的连续测定。该实验台具有操作方便、自动化程度高及精度便于控制的特点。     

关节轴承轴向间隙机上原位测量装置设计

面向维修过程中飞机机体关节轴承轴向间隙的测量需求，设计了一款高精度机上原位测量装置。利用其定位机构将轴承外圈和内圈相对位置调正并夹紧，使两者同心。通过微型伺服减速电动机驱动滚珠丝杠，带动轴承内圈相对于外圈沿轴承的轴向作平移运动，利用精密力传感器限制施力幅值，据此确定左右两个极限位置，利用高精度位移传感器测得这两个位置的距离（即关节轴承的轴向间隙）。该装置结构紧凑、精度高、使用方便，可用于飞机结构及其他产品上关节轴承轴向间隙的机上原位测量。     

永磁轴承最小悬浮转速与转动惯量的关系研究

为研究永磁悬浮旋转体实现稳定平衡的最小转速与转动惯量的关系,设计了一种新型永磁轴承透平机,在同一定子内安装3个结构和尺寸相同但转动惯量不同的转子。测量3个转子的转动惯量,并用均匀分布在透平机定子外部的4个霍尔传感器测量转子偏心距。实验结果表明,当转速超过某一临界值时,陀螺效应使得永磁悬浮透平机转子维持稳定的悬浮,并且最小悬浮转速与转动惯量负相关,即转动惯量越大的转子悬浮需要的转速越小。     

传感器径向安装检测转子轴向位移的试验

在磁悬浮轴承中,经常采用转子轴向位移轴向检测的方法,但是不能满足某些空间受限场合的应用要求。针对此问题,本试验采用在转子回转表面加工台阶,传感器径向安装在台阶处,研究了不同安装间隙、不同高度台阶、不同转子径向位移情况下对转子轴向位移测量结果的影响。试验结果表明,在传感器线性测量范围内,传感器输出电压与转子轴向位移成正比,利用径向安装传感器对转子轴向位移进行测量的方法是可行的。     

转子裂纹的振动测量及诊断方法

转子裂纹是造成大型旋转机械恶性事故的重要原因之一。特别是随着旋转机械在设计和使用方面不断向大功率发展,转子承受的应力更大,工作环境更为恶劣,发生这种事故的概率有所增加。因此,研究轴裂纹的早期监测及诊断方法具有重大的经济和社会效益。 近年来,包括振动测量、监测、分析在内的旋转机械防护系统已经得到广泛的应用。防护系统要提供准确的预先报警及机械故障信息,实现最大效益,还取决于监测仪器以及对测量数据的正确说明。 一、轴裂纹检测仪器 对轴裂纹早期检测最有用的振动信号是旋转机械的横向同步响应及二次谐波,在工作转速下和每次开停机时可以监测这些信号。低转速时发出的低速转动同步信号也能提供有关的信息。以上所讨论的振动信号其频率都较低。测量转子低频振动响应最方便可选的传感器是非接触式电涡流位移探头,它可安装在机器的轴承或靠近轴承的静止部位。这些传感器测量转子、定子间的相对运动,包括转子的静位移(例如轴颈在轴承中的位置或转     

A new method for boring of non-circular holes

A revolving electromagnetic actuation mechanism composed of an electromagnetic stator and an electromagnetic rotor has been developed for boring non-circular holes. The main component of the rotor is a flexure-hinged based flexible body. There are four pole-pair coils in the stator supplying actuation currents. The micro-displacement between the stator and rotor can be controlled by changing the currents applied in the pole-pair coils. Through linearization of the actuation force near the static action point, a linear relationship between the control current and the actuation force was established, and the synchronizing control method of the electromagnetic actuation mechanism is presented here. With two-factor analysis of the linearization error of the actuation force, the influences of control current and micro-displacement to the linearization error of the actuation force were studied. Then, the principle for designing the basic parameters of the magnetic actuation mechanism is put forward. The calibration of the mechanism indicates that the relationship between the micro-displacement of the rotor and the control current has linear characteristics in the required micro-displacement range. Simulation tests show that the turning radius of the rotor changes with the control current. The proposed mechanism can feasibly supply a controllable micro displacement to the boring bar. __________ Translated from Journal of Shanghai Jiaotong University, 2005, 39(6) (in Chinese)     

光纤传感测量系统在超导转子旋转装置中的应用

介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形,该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2K低温下进行了转子悬浮旋转实验,超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10μm,转子转速达到了1013rpm。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。     

陀螺效应使永磁悬浮心脏泵稳定平衡

为使人工心脏泵可以永久使用，作者研制出一种仅采用永磁轴承实现磁悬浮的离心泵。其保留了电磁悬浮泵的优点，又避免其不足之处。然而，传统理论认为永磁悬浮是不可能稳定平衡的。作者利用陀螺效应解决了此问题。径向驱动的离心泵包括一个转子和一个定子。转子由驱动磁钢和叶轮组成；定子由电机线圈和泵壳构成。两个永磁轴承抵消电机线圈铁心与转子驱动磁钢之间的吸引力。 生理盐水试验表明，当血泵转速超过3250转／分、流量大于1升／分时，转子可以在定子中悬浮起来。高转速是达到陀螺效应的条件，大流量是良好水动力性能的前提。     

小型力矩电机波动力矩的测量

综合考虑现有无刷直流力矩电机波动力矩动静态测量方法的不足,提出了一种精确测量力矩电机波动力矩的方法。分析了力矩电机波动力矩经典测量方法的误差来源,根据力矩电机分体式的结构特点和可以长期堵转的性能特点,提出了采用电机定子相对转子旋转测量波动力矩的方法。在力矩电机转子堵转的状态下,通过外力旋转定子,测量电机堵转力矩的波动值,从而有效减少测量过程中惯性力矩和摩擦力矩引入的误差。根据提出的测量方法搭建了一套波动力矩测量装置,使用蜗轮蜗杆机构实现了定转子的相对旋转,并对测量装置进行了校准实验。实验结果表明,对于量程为0~1Nm的装置,其测量准确度可达0.3%,线性度为0.1%,基本满足无刷直流力矩电机对波动力矩测量的精度要求。     

Analysis and measurement of lateral elliptic motion effect for an asymmetric disc-type ultrasonic motor

This paper presents an analysis and measurement method for studying lateral elliptic motion effect of an asymmetric disc-type ultrasonic motor whose stator is a circular disc with a bonded PZT plate serving as a drive. At the edge of the stator with a simple, fixed three-point support of a 120°–90°–150° configuration, there exists a coupled vibration wave with lateral elliptical motion so as to generate a driving force between the stator and the rotor. The equations of the lateral elliptic motion and the driving force are analytically formulated based on the wave equation on the circular plate, thereby obtaining the driving frequency and the revolution speed of the motor. The relationship between the ultrasonic stator and its boundary condition is investigated as well. The analysis shows that the circumferential edge with a 90° included angle is an optimal contact section for the placement of the rotor. Experiments using the laser vibrometer and photodetector are used to show the validity of the proposed analysis method.     

一种精确确定三相异步电动机定转子漏抗参数的方法

本文介绍了一种在三相异步电动机空载及堵转试验的基础上，利用电动机额定数据，通过计算等效电路的模值将定，转子漏抗参数分离的方法，该方法应用简单，与经验估算法相比具有较高精度。     

圆柱形三自由度超声电机输出性能的仿真设计

研制了一种基于两个二阶弯振模态和一个一阶纵振模态的圆柱形三自由度超声电机.其定子的长度、直径和质量分别为20 mm,56 mm和130 g;转子直径为25 mm;转子绕X、Y和z-轴的空载转速分别为33、35和66 r·min-1,堵转矩分别为24.8、36.6和30.2 mN·m.根据圆柱形三自由度超声电机的结构和工作原理,建立了它的输出性能仿真数学模型.用有限元方法对定子进行结构动力学分析,得到定子上各驱动点的工作频率和工作振幅,计算驱动点的位移和速度;假设定子和转子是弹性接触的,即定、转子之间的接触点由一系列弹簧相连接,根据定、转子的相对运动和胡克定理,计算出每个接触弹簧的变形和弹性力;计算定、转子之间的摩擦力;进而计算出电机的输出力矩、功率损失和驱动效率.根据所建立的数学模型,用MATLAB软件编制了仿真设计程序,计算出电机的输出性能,并与实验结果进行了比较和分析.实验显示,当输出转矩较小时,仿真结果与实验结果符合良好;随着输出转矩的增加,二者之间的误差逐渐增大,而且实验值小于仿真值.结果表明,实际输出性能的下降是由定、转子之间的打滑造成的.电机输出性能仿真的实现,将为电机的性能预估和优化设计打下理论基础.     

Concepts for a class of novel piezoelectric self-locking long-stroke actuators

The friction-type motor is the most common type in the field of piezoelectric motors. One limitation of friction-type motors is their inability to achieve high output push force or torque. Based on the theory of self-lock, a novel mechanism for the linear piezoelectric motor is proposed. On the basis of the proposed mechanism, three prototype models have been developed. The new motors transfer the force and displacement generated by a piezoelectric actuator to the output directly, whereas the friction-type motor transfers via the induced friction between the stator and the rotor. The achieved positioning precision is within 10 nm, while the push force is up to 1,176 N. The new motors can be applied in cases where both high positioning precision and heavy load are essential.     

行波型超声波电动机的模型研究

基于功能转换与守恒原理,根据行波型超声波电动机的特殊结构,借助于行波型超声波电动机定子环表面 的作用力、定子环的波动速度、定子环的机械损耗和定子环对转子环的推动力,按照两种不同的转子材料,从行 波型超声波电动机的物理机理出发,分析和推导了在两种不同的运动状况下转子环存在的功率损耗和转子环的输 出转矩,从而建立了行波型超声波电动机的转矩平衡方程,为行波型超声波电动机的控制提供了实用的数学模型。     

基于正弦力加载的力传感器动态标定技术研究

针对国内现有动态标定装置精度不高、重复性较差的问题,提出了一种基于正弦力加载的新型力传感器动态标定方法;对该标定方法做了详细介绍,阐述了该标定系统中最关键的正弦机构的工作原理;利用基于最小二乘的曲线拟合法对力传感器和位移传感器输出正弦电压的幅值进行了求解,并以此为基础,依据相应公式在LabVIEW中设计了数据处理程序,实现了对力传感器动态灵敏度的精确求解;搭建了实验平台,对Interface 1010AJ型力传感器进行了1 Hz~5 Hz的动态标定,并分析了实验结果。研究结果表明,该新型的力传感器动态标定系统具有良好的精度,其误差在1.5%内。