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。     

圆度误差对气体静压主轴回转精度的影响研究

针对圆度误差对气体静压主轴回转精度的影响,建立了基于主轴圆度误差的气浮力和离心惯性力动态计算模型。以Talyrond 585LT-500圆柱度仪的检测结果为源数据进行计算,得出这两种力对气静压主轴回转精度的影响结果。经过分析得到以下结论:由轴套和转子圆度误差产生的不平衡气浮力对主轴回转精度的影响很小;由转子外圆表面圆度误差产生的离心惯性力对主轴回转精度的影响较大,且离心惯性力会显著影响主轴在高转速下的回转精度。     

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。     

二氧化碳离心压缩机的振动分析与故障诊断

应用ANSYS软件建立某二氧化碳离心压缩机转子的三维有限元模型,计算出离心压缩机转子的前五阶固有频率.通过对仿真结果的模态分析,证明该离心压缩机的实际工作频率远离其自振频率,从而避免共振所导致的转子严重变形.排除共振故障可能之后,根据对该离心压缩机进行在线监测的数据的比较分析,并综合分析了测点的振动频谱和轴心轨迹特征,判断出该离心压缩机产生振动的主要故障类型为转子不平衡,为大型动力设备的故障诊断提供了新方法.     

测头圆度对齿轮极坐标测量法精度影响的分析

采用极坐标法测量圆柱齿轮的渐开线齿廓偏差时,圆球测头与齿廓的接触点在测头球面上不断变化,圆球测头的圆度误差会影响测量的精度.为此,用椭圆形球测头模拟圆球测头的圆度误差,提出了一种可以计算椭圆形球测头本身产生的测量误差的计算方法.采用该方法对不同类型的测头,在测量不同规格齿轮时产生的测量误差进行了计算和分析,归纳和总结了椭圆形球测头在多种情况下产生的测量误差的大小和变化规律.     

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。     

电磁轴承转子表面圆度误差对系统的影响

通过对转子表面圆度误差的机理分析,建立了圆度误差的数学模型,并实验验证了数学模型的正确性。分析讨论了圆度误差对采用PID控制策略的电磁轴承系统的控制精度的影响。研究结果表明:圆度误差会使转子作周期振动,当圆度误差信号的频率等于系统固有频率时,振动幅值较大,在这个频率后随频率的增加振动幅值减小。     

叶片油泵转子槽磨削工艺

一、前言叶片油泵中转子槽的加工质量,即转子槽的几何精度对叶片油泵的噪声、压力脉动,甚至油泵的寿命均有较大的影响。转子槽的几何精度是指槽的平面度、平行度和槽对转子端面的垂直度。槽的平面度,平行度误差,使叶片对槽的实际配合间隙变小;槽对转子端面的垂直度误差,使转子高度对定子     

高速主轴离心膨胀及对轴承动态特性的影响

以高速主轴系统为对象,将主轴转子和轴承内圈分别等效为等截面梁和空心圆盘,计算离心力作用下主轴转子和轴承内圈的径向弹性变形,并分析主轴转子与轴承连接状态随转速升高的变化趋势。考虑旋转部件的离心膨胀变形,建立高速主轴轴承动力学模型并进行试验验证。在此基础上,研究离心效应对主轴轴承径向预紧状态的影响,揭示高速主轴轴承动态特性随转速的变化规律。研究结果表明,离心力引起的径向膨胀变形使滚动体与轴承内、外圈之间的接触角减小,接触力增加。主轴轴承的轴向刚度和径向刚度均随转速的升高而降低。轴承内圈的离心膨胀变形对轴承轴向刚度的影响可以忽略不计,而能在一定程度上提高轴承的径向刚度。     

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。