内置式静压电主轴热性能正交试验研究

电主轴技术在机床领域获得了广泛应用,其热性能有利于提升机床的性能.基于正交法,分别以温度和热变形为指标对内置式静压电主轴可控的主轴转速、电机水冷温度、供油压力和油箱油冷温度四个运行参数进行了单指标正交试验,在主轴转速4000 r/min～5000 r/min下油箱油冷温度是影响最大的因素;分析确定电机冷却温度、供油压力、油箱油冷温度三个较佳的运行参数后,进行了主轴转速7200 r/min的运行试验,此时电主轴最高温度不超过60℃,热平衡时间为25 min;相关技术研究成果可应用于机床整机的热性能分析.     

基于均匀设计的主轴热误差相关性试验研究

为更优预测机床主轴热变形,提高热误差建模精度,从测试工况影响角度出发,采用均匀设计法进行热误差相关性影响试验研究,结合工厂实际测试需求,选取合适因素及因素水平构建均匀设计方案表,以减少试验次数;利用无线温度采集传输系统及激光位移传感器采集系统对主轴进行热误差测试,通过直观分析法确定主轴在4000r/min,运转160min工况下,测试效果最优,回归结果表明主轴转速比时间对试验影响更显著。最后,对优工况下的结果构建最小二乘模型,通过复相关系数法验证了该模型可信度较高。     

运行模式及参数对吸附制冷系统性能的影响

因为气候变暖及能源短缺,新能源制冷技术受到了越来越多的关注.为了验证吸附制冷技术在实际应用中实现节能减排的潜力及静电喷涂技术在吸附制冷系统中应用的可行性,研发一台双箱吸附制冷系统.吸附剂由硅胶构成,涂敷式吸附床由静电喷涂技术喷涂而成.研发了一种新型回质回热运行模式,为了探讨该运行模式对系统性能的影响,设计、测试并对比了多种运行模式,发现添加了该新型运行模式具有一定的优越性,相对于基本运行循环性能提升了113.7％.试验中通过控制变量法,对多个运行参数进行了研究及优化,例如:吸附/脱附时间、回质时间、回热时间、冷却水进水温度、热水进水温度等.发现各个运行参数对系统性能均有不同程度的影响.在25℃冷却水进水温度、90℃热水进水温度、16℃载冷水进水温度、660 s吸附/脱附时间、85 s回质时间、50s回热时间、2 kg/min载冷水流速、8 kg/min热水以及冷却水流速的工况下,系统能效比为0.25、单位制冷量为180.4 W/kg.由试验结果可见,吸附制冷系统以及由静电喷涂技术制作而成吸附床对节能减排有促进作用,有一定的应用前景.     

齿轮坯预锻最佳工艺参数研究

为了得到某齿轮坯热模锻预锻过程最佳工艺参数(预锻模具温度,坯料加热温度,滑块行程次数)组合,使用正交试验方法设计出多因素多指标无交互作用的数值模拟试验方案,再结合Deform-3D数值模拟技术,根据统计的数值模拟结果进行分析,得出最佳工艺参数组合为:模具温度250℃,坯料加热温度1100℃,滑块行程次数80s/min;并且对最佳组合进行了数值模拟试验验证,结果良好;其中,模拟结果分析从最大成形载荷,最大、最小应变差,最大等效应力,填充情况,锻件最大温度,毛刺或折叠缺陷,损伤值等多个角度进行;最后经生产试制得到满足要求的锻件。     

涡轮式膨胀机正交设计及特性分析

以某涡轮式膨胀机为研究对象,开展影响其性能设计参数的研究。以输出功率、旋转扭矩为性能目标,采用正交设计方法,设计了16组方案,基于Fluent研究了转速等设计参数对涡轮式膨胀机输出性能、内部流场的影响,并借助SPSS(Statistical Product and Service Solutions)对仿真结果进行极差分析。结果表明:压力0.8 MPa、温度270 K、转速3000 r/min时,输出功率最大,约为8.76 kW;压力0.8 MPa、温度300 K、转速1500 r/min时,旋转扭矩最大,约为40.63 N·m。为使性能目标同时达到最优,基于多目标优化设计,在合理的范围内择优选取,选定压力0.8 MPa、转速2250 r/min、温度285 K为最佳方案组合,并通过涡轮式膨胀机测试平台完成实验验证。     

基于温度传感标签的主轴热误差无线监测方法及试验

针对数控机床主轴热误差有线监测方法存在的布线困难和温度测点布置优化问题,提出一种基于热敏区域黄金分割布点和利用温度传感标签实现机床温度分布监测及信号无线传输的新方法。设计由数字式温度传感器DS18B20、微处理器MSP430、无线射频通信模块NRF905集成的温度传感标签,可通过无线射频通信将温度信号及对应标签地址信息无线传输给上位机,通信协议简单,能耗要求低;根据机床主轴有限元分析模型采用黄金分割法确定了热敏感布点区域,以解决传统经验布点存在数据冗余、可信度不强、测试条件不确定最优等问题;利用温度传感标签和激光位移传感器构建监测系统并采用正交试验法进行试验测试,数据极差分析和回归分析结果表明该系统稳定可靠、实时处理能力强,构建的回归模型也有较好的预测能力。     

高速电主轴热特性建模与冷却系统参数优化方法研究

电主轴热变形是影响加工精度的主要因素之一，而热变形主要由电主轴温升引起，其中冷却系统是影响电主轴温升的关键因素。为了优化冷却系统关键技术参数，以某型号高速电主轴为例，建立了考虑主轴不同旋转面换热系数的热特性模型，提高了温度场和热误差的仿真精度，并进行了主轴不同转速的温升与热误差实验，验证了仿真模型的正确性；基于所建立的电主轴热特性仿真模型，利用正交试验法进行了冷却系统参数优化，冷却参数优化后的仿真实验结果表明，电主轴最高温度降低了2.0℃，热变形减小了25.76μm，为电主轴冷却系统优化提供了理论参考。     

钨铜合金粉热等静压致密化过程的有限元模拟

利用DEFORM-2D有限元软件对钨铜混合粉在包套密封条件下的热等静压工艺过程进行了有限元模拟,分析了坯料在该过程的致密化规律;运用交叉试验法制定出保温温度、保压压力和保温保压时间的正交优化方案,绘制出相对密度在温度和压力平面内的等高线云图,进而提出最优的参数方案;根据模拟结果进行了热等静压试验。结果表明:坯料的致密化过程是先边缘后中心;模拟得到最优的热等静压参数方案为950℃/110MPa/2h,在此方案下,坯料整体的相对密度可达到96%以上;在最佳方案下,相对密度的模拟和试验结果的最大误差为1.27%,平均误差约为0.2%。     

基于传感标签技术的滚珠丝杠热误差监测与实验

针对高速滚珠丝杠进给系统热源分布广、有线监测方式布线困难、热误差数据难以获取的问题,设计一种滚珠丝杠热误差在线监测系统。该系统通过传感标签和读写器实现温度数据无线收发,基于LabVIEW开发的上位机系统采用RS232串口对热误差数据实时存储。实验表明该系统测量精度高,运行稳定可靠,适用于丝杠进给系统多热源分布的实时在线测量。     

填料塔中氯化锂溶液除湿剂再生性能的正交试验研究

为研究逆流填料塔在多因素综合作用下的再生效果,设计了L16(45)正交试验方案对各因素的影响趋势和大小进行分析。采用Li Cl-H2O为再生剂,以再生量为评价指标,结合试验数据拟合出再生量与影响因素的线性关联式,再生温度为64~76℃,空气温度和含湿量试验范围分别为30~36℃和12~18g/kg。结果表明,再生量随进口温度的增加而增大,随液-气比的增大而减小。得到的最优水平组合为:再生温度76℃,溶液质量浓度0.3,液气比2.5,进口空气温度和含湿量分别为36℃和12g/kg。最优组合的再生量为27.1g/s。     

基于改进松鼠搜索算法优化神经网络的数控机床进给系统热误差预测

为探究数控机床进给系统中各因素对热误差的影响规律,建立精准的热误差预测模型。 在进给速度为 10 m/ min、环境 温度 20℃的条件下进行进给系统热误差测量实验,获得进给系统关键点的温升及热误差。 为提高预测精度,采用 Tent 混沌改 进松鼠搜索算法,并利用改进的算法对神经网络进行优化,建立热误差预测模型。 利用热误差测量实验获得的数据进行验证, 结果表明改进前的神经网络预测误差为 12. 23% ,改进后的模型预测误差为 8. 92% ,精度有较大提升。 利用预测模型针对不同 进给速度下相同位置处热误差进行分析,结果表明,进给系统中关键测温点的温度和丝杠各点的热误差随着进给速度的增加而 增加。 因此提出的预测模型可实现进给系统热误差的准确预测,为误差补偿提供理论依据。     

广角极光成像仪滤光片的热设计及试验

针对广角极光成像仪对其光学系统温度的特殊需求,对成像仪使用的高温滤光片进行了热设计及相关试验。介绍了广角极光成像仪的光机结构,尤其是滤光片组件的结构。通过建立传导和辐射热阻的计算方程组,分析了由滤光片到镜筒整个换热路径中存在的热阻及其影响因素。然后,以影响热阻的因素作为设计变量,分析了影响镜筒温度的敏感变量。最后,提出了高温滤光片的热设计方案。真空验证试验表明:在高温和低温两种极端工况下,滤光片温度水平分别稳定在105.8℃和138.2℃,其控温准确度优于±2.5℃,控温稳定度优于0.75℃/min;反射镜组和探测器窗口温度水平和温差都满足热控指标。得到的结果显示,基于热阻和温度灵敏度分析的设计方法,能够快速明确影响热阻的敏感设计变量,减少设计过程的盲目性。空间高温滤光片的热设计满足了光学系统的要求,保证了广角极光成像仪滤光片组件与反射镜之间的温差。     

刹车盘成形热结构耦合分析

在有限元软件ANSYS中采用正交实验的方法确定了刹车盘成形的最佳温度参数为：浇注温度710℃、模具预热温度150℃、冷却水温度50℃。并用ANSYS对刹车盘成形过程的相变及热结构耦合进行了分析,得到了刹车盘毛坯和模具的温度场、应力场和变形。     

CEAST炭黑含量测定仪在聚乙烯生产中的应用

利用CEAST 6306.000型炭黑含量测定仪按照GB/T 13021-1991中规定的聚乙烯树脂炭黑含量的测定方法,对于标准中没有详细规定的试验条件,用正交试验法确定影响试验结果的因素,最终确定在满足方法规定的情况下,适当减少样品质量,热解温度550℃,热解时间45min,灼烧温度为850℃为最佳的实验条件,提高了分析的准确度。     

空间光谱成像仪热设计参数的灵敏度

针对空间光学遥感器在轨运行期间其热物理属性的实际参数与热设计参数之间存在一定的偏差,从而影响整机热设计的问题,本文基于系统灵敏度理论,对空间光学遥感器的热设计进行了分析,并建立了在轨条件下的热平衡方程组.通过分析热平衡方程组的设计变量,总结出影响整机温度分布的热设计参数.以某空间光谱成像仪热设计为例,分析了上述影响整机温度分布的设计参数的灵敏度.灵敏度分析结果表明:整机平均温度对太阳吸收系数的灵敏度几乎为零;对红外半球发射率的灵敏度为2.2～14.55℃;对内部热源的灵敏度为1.8～2℃/W;对导热率的灵敏度为2.25×10-3～4.39×10-2 m℃2/W:对接触导热系数的灵敏度为0～1.1×10-3 m2℃2/W.试验验证结果表明,基于灵敏度分析结果的热控设计方案有效且可行.     

凸轮轴高速磨削温度的实验研究

为深入探讨凸轮轴高速磨削过程中磨削温度的演变规律,设计了基于红外热像仪的凸轮轴高速磨削工件表面温度的实验测试装置。采用正交试验法和单因素试验法设计磨削实验,开展了不同磨削工艺参数下的磨削温度实验,运用极差法和方差法综合分析了相关磨削工艺参数对磨削温度的影响规律,基于工件表面磨削温度和表面粗糙度分析了凸轮轴高速高效磨削的可行性,为解决凸轮磨削表面热损伤等问题提供了参考。     

基于SH-SAW谐振器的无线温度传感器研究北大核心CSCD

基于128°YX铌酸锂压电衬底设计制作了窄带、高Q值的水平剪切声表面波(SH-SAW)谐振器,研究了其温度特性,并基于该谐振器制作了无线温度传感器。研究结果表明,该SH-SAW谐振器在常温至250℃内保持良好的谐振性能,频率温度系数为-24.33 kHz/℃。基于该SH-SAW的无线温度传感器在常温至250℃温度范围内实现了温度的准确无线测试,测温误差为0.93%,且具有良好的重复性。     

基于SH-SAW谐振器的无线温度传感器研究

基于128°YX铌酸锂压电衬底设计制作了窄带、高Q值的水平剪切声表面波(SH-SAW)谐振器,研究了其温度特性,并基于该谐振器制作了无线温度传感器。研究结果表明,该SH-SAW谐振器在常温至250℃内保持良好的谐振性能,频率温度系数为-24.33 kHz/℃。基于该SH-SAW的无线温度传感器在常温至250℃温度范围内实现了温度的准确无线测试,测温误差为0.93%,且具有良好的重复性。     

基于SimpliciTI协议的无线温度采集系统的设计与实现

为了实施有效的无线温度采集,设计了一种基于SimpliciTI通信协议的无线温度采集方案。该方案采用MSP430微处理器、CC1100射频收发器和单总线数字温度传感器DS18B20进行硬件平台的搭建,并利用此协议组建了星型无线温度采集网络,并由LabVIEW虚拟仪器技术实时处理和显示采集的温度。试验表明,该系统运行稳定,能准确采集环境温度,具有低能耗、低成本和易组网等优点。     

基于ANFIS的高速电主轴热误差建模研究

为了减少热误差对电主轴加工精度的影响,需要建立电主轴的热误差补偿系统,而补偿系统的性能主要取决于热误差预测模型的准确性和模型输入的温度质量。为保证输入模型的温度质量,采用模糊C-均值聚类和灰色关联分析相结合的综合算法优化温度测点,将温度测点的数量由10降至3个,以某台电主轴为试验对象,以电主轴转速为7 000 r/min的温度变量为输入,热误差变量为输出,采用自适应神经模糊推理系统建立了电主轴的热误差预测模型,并以转速为5 000和9 000 r/min的实验数据作为验证,结果表明,建立的ANFIS热误差预测模型可以有效地预测电主轴的热误差,预测模型的残差小于1μm。最后,与误差反向传播神经网络进行对比,结果表明该预测模型具有更高的精度和抗干扰能力。