基于影响系数法的主轴在线动平衡实验研究

针对高速机械主轴动不平衡、振动等原因对主轴加工精度造成破坏等问题,采用影响系数法对主轴进行在线动平衡。搭建实验平台,应用电磁驱动式平衡装置,通过机械主轴在不同工作转速下的动平衡效果,找到了主轴共振转速,主轴经过临界转速进入了柔性工作状态,采用了双面影响系数法在线动平衡方法,通过水平和垂直方向同时检测主轴振动,客观表达主轴振动状态。实验结果表明:双面影响系数法平衡精度明显高于单面影响系数法,主轴振幅降低显著,平衡效率提高。影响系数法在线动平衡实验为高速机械主轴在线动平衡调控提供了依据。     

高速主轴在线动平衡控制策略与实验研究

针对高速主轴机械式电机驱动平衡装置存在错调、平衡时间长等对主轴旋转精度造成的破坏问题,采用影响系数法无线控制在线动平衡作为试验调控手段,并提出解决方法。搭建实验平台,利用平衡装置在手动平衡的条件下多次实验,针对质量块移动方式总结出质量块移动策略,并对该移动策略进行仿真和实验验证,通过实验效果选出最佳移动方案。结果表明:该移动策略设计合理,可准确调整质量块,平衡时间短,达到预期效果;利用影响系数法对主轴在线动平衡,振幅降低明显,平衡精度、效率提高,为高速机械主轴在线动平衡调控提供依据。     

互相关法对主轴振动信号提取的研究

为解决高速主轴因质量不平衡造成的振动,破坏加工精度,影响产品表面质量等问题,对谐波信号、噪声等干扰下主轴同频振动信号进行提取研究。利用Lab VIEW虚拟软件模拟均匀白噪声、高斯白噪声、直流电平、各种谐波下等不同类型振动信号,与基准信号互相关运算,提取与主轴同频振动信号幅值和相位。对比主轴系统在实验条件下和模拟条件下的振动响应,验证了互相关算法提取幅值和相位的准确性。实验条件下对比互相关法算法与整周期截取DFT法,结果表明:互相关法算法完整提取振动信息、运算快、准确性高,为求取影响系数、校正质量等提供更准确输入,为高速主轴在线动平衡调控提供重要信息。     

无试重的动平衡技术的研究

平衡配重过程作为动平衡的一个重要步骤,会直接影响到动平衡的质量。探索了平衡配重与平衡量之间的关系,不平衡量与振动之间的关系。经理论分析与实验研究,导出了关于平衡配重的数学表达式。依据该式,机械仅停车一次,可实现无试重的动平衡。最后,在转子上随机增加不平衡量后,使用现场动平衡技术,对该结论进行了验证。     

高速磨削中的快速现场动平衡技术

本文研究高速高精度磨削中的快速现场动平衡技术。利用线性系统的基本理论对砂轮一主轴系统的不平衡响应进行了分析。论证了快速现场动平衡技术的基本原理并提出了一种实用的快速现场动平衡方法。平衡过程由预平衡和现场动平衡两个步骤构成。对一定安装条件的砂轮-主轴系统，通过预平衡测定不平衡量与轴承座振动幅值的比例常数及振动量相对于不平衡量的滞后角。利用测出的比例常数和滞后角，对高速磨削过程中出现的不平衡振动，可实现转子系统一次试加重的快速动平衡。可在数分钟内使转子的残余不平衡量降低至原始不平衡量的5％以下。实验表明该方法具有平衡精度高，平衡速度快，易实施的特点。     

砂轮不平衡量检测方法的研究

建立了由砂轮不平衡量引起的主轴系统相对于砂轮架的二自由度振动模型,推导出砂轮不平衡量与主轴系统振动位移之间的关系。理论分析和实验结果表明:与目前的单自由度振动模型相比,信号中干扰成分更少,能够提高砂轮不平衡量的在线检测精度。同时,借助此信号也可对砂轮主轴系统的工作状态进行在线监控。     

基于LabVIEW的现场动平衡在线测试系统

为了适应转子现场动平衡的需要,提高测试精度,开发基于虚拟仪器技术的现场动平衡测试系统,利用相关法准确提取出振动信号的幅值和相位,采用影响系数平衡的方法进行动平衡实验。在车床主轴上进行多次转子动平衡试验,试验结果表明:转子在加适当的试重后不平衡振动得到了有效的抑制,振动幅度明显减小,达到了旋转机械所要求的平衡精度。这对于减小机器噪声和轴承磨损、提高机器的性能和寿命有着重要意义,同时也有助于提高机器的工作效率和保障机械加工操作者的安全。     

传递矩阵法在弓形柔性转子平衡中的应用

转子质量不平衡和弓形变形是引起旋转机械振动故障的两个最重要因素,研究柔性转子动平衡特性对抑制旋转机械的振动起到了关键作用。通过对DH5957转子轴承系统动平衡实验,在对转子系统进行传统的质量不平衡分析的基础上进一步分析了转子系统弓形变形,基于传递矩阵法得到了转子轴承系统的质量不平衡影响系数和弓形变形影响系数;利用转子影响系数和低速转子响应计算得到了一阶临界转速转子多个平衡面所需的校正不平衡量,并将该校正不平衡量等效到一个平衡面上,进而通过实验在该平衡面施加配重进行转子平衡。通过对实验数据的分析表明:该转子在一阶临界转速下振动响应衰减至21.1%,挠性转子平衡周期也相应地降低至一次试重;转子并能够在其一阶临界转速下平稳过渡。     

高速陶瓷球电主轴噪声特性的研究与分析

为了寻找高速陶瓷球电主轴噪声的声源位置,分析混合噪声中的噪声种类,验证电主轴噪声与其转速的关系。通过实验对主轴的噪声特性进行研究,在应用DASP软件分别对电主轴在锤击时产生的振动信号和以不同转速稳定运行时产生的噪声信号进行采集和处理后,可知主轴在设计范围内运行平稳,不会因共振而产生噪声;其主要的噪声源位于前后两端的轴承部位和中间的电机部分,且轴承部位以机械噪声为主,电机位置则会产生较大的电磁噪声;同时证实了主轴噪声会随其转速的上升而大体呈递增趋势。     

高精度现场动平衡智能测试系统的开发与研究

采用锁相环32倍频与50倍频技术实现对各种转速转子现场动平衡的精确测试。通过转速基准信号锁相环32倍频做A/D采样触发源,实现对不平衡振动信号硬件同步整周期采样;通过采用中心频率的自适应带通滤波器以及自适应量程转换电路,实现对现场复杂干扰情况中不平衡特征信号的提取。测试结果表明:系统能够实现对不同转速转子现场动平衡的精确测试。     

高速磨削过程在线自动动平衡控制方法及仿真研究

提出了电磁式动平衡头的整体结构、配重盘结构及测控系统的现场安装,根据电磁式平衡头的运动特点设计了整体测控方案.提出了一种有效的在线自动平衡控制策略——基于影响系数法的控制方法.并采用Matlab/Simulink仿真功能,编写了基于影响系数法的控制算法以此来验证该方法的可行性,通过仿真得到的结果表明该平衡控制方法可以很好的适用于自动平衡控制系统中,也为今后整个电磁式自动平衡测控系统的开发提供了参考和依据.     

基于MCGS组态软件下电主轴监控系统应用

文章以高速电主轴监控系统为研究对象,分析了机床电主轴需要监测的几个主要参数、系统主要硬件构成和国产组态软件MGCS的主要功能.通过电主轴专用实验平台采集分析机床主轴的振动信号、转速、电机和前后轴承温度、轴向位移及相关状态参数.经采集系统分析后,可通过指示灯为缺乏主轴、轴承知识的一线工作人员提供判断信息.试验证明:该采集系统能够及时识别机床主轴的状态、发现故障早期征兆,从而可以及时消除故障隐患,避免破坏性事故的发生,为专业技术人员在机床主轴的优化设计、检修等方面提供了坚实的技术基础.     

基于LabVIEW的动不平衡信号提取技术研究

根据动不平衡信号的信息特征和信号的相关性,给出了自动跟踪相关滤波原理和算法;基于LabVIEW开发系统,依据自动跟踪相关滤波原理开发了动不平衡信号提取图形化程序,应用此程序对含有不同倍频谐波和噪声的振动信号进行仿真处理及应用实验.结果表明:通过自动跟踪相关滤波,能够准确提取不同转速的动不平衡信号.该自动跟踪相关滤波能够满足转速波动时高精度动平衡测试的要求,具有较强的应用价值.     

基于运动仿真的高速精密压力机平衡系统设计

通过建立高速精密压力机的数字化模型,对曲柄滑块机构和平衡滑块式动平衡装置作了运动仿真.在运动学分析的基础上,研究了动平衡滑块重量变化与压力机不平衡惯性力周期性变化之间的关系、滑块运动速度变化与不平衡惯性力变化量的关系以及平衡气缸的作用.以直观方便的现代设计手段,探索了高速精密压力机平衡系统的设计方法.     

基于故障特征频率的精密机械主轴复合故障定位方法

针对由于撞刀事故引起的精密车床主轴精度下降问题,首先通过主轴振动信号监测,获取故障主轴振动信号频域特征;然后基于主轴结构和轴承特征参数,计算不同故障模式下轴承故障特征频率;最后基于故障特征频率与监测振动信号频率之间的对应关系,定位主轴故障位置。通过主轴拆卸和精度测试,验证了所提故障定位方法的有效性。实验结果表明：角接触球轴承内、外圈损伤是导致主轴精度下降的故障源,理论方法故障定位结果与拆卸实验定位结果一致;采用新轴承重装配后主轴的精度检测结果恢复正常,进一步验证了此故障定位方法的有效性。     

高速旋转刀具系统动平衡技术的研究

高速切削时，由于刀具系统的转速很高，刀具系统的不平衡会影响刀具寿命、加工精度和效率。论文从理论上分析了高速加工刀具系统产生动平衡的影响因素，运用ANSYS软件对其进行了静力学分析，并提出了改善刀具系统动平衡的技术方案。     

微细超声辅助高速微槽铣削加工工艺研究

为了提高6061铝合金板微铣削槽加工质量,搭建一种轴向超声振动辅助高速微槽铣削实验装置。设计单因素实验探究主轴转速、超声功率、进给率三个因素对微槽顺铣侧毛刺长度和底面粗糙度的影响规律。制定正交实验寻求主轴转速、超声功率、进给率三个因素的共同作用对微槽底面粗糙度的影响效应,做显著性检验,寻找最优水平组合。实验结果表明:单因素实验中,相对高的主轴转速、适中的进给率、适中的超声功率铣削出的微槽顺铣侧毛刺较少、毛刺长度较短,相对低的转速、相对小的进给率、适中的超声功率铣削出的微槽底面粗糙度较小。正交实验中,主轴转速和超声功率值的变化对微槽底面粗糙度影响显著,通过正交分析与方差分析,最终确定出最优水平组合。     

基于特征频率自动识别的机床振动分析

在精密超精密加工中微小的振动都会影响机床的加工精度。为了有效减小或抑制振动,在线提取、分析和辨识振动是十分必要的。文章基于傅立叶变换,提出了频域自动识别的方法。该方法首先获取由转速引起的振动频率,再利用该频率分析振动信号中是否含有其他振动源,从而实现振动的在线辨识,并通过机床空转实验和加工实验进行验证。实验结果表明:该方法提取出的振动频率准确,可应用于加工的振动在线辨识与分析。     

全矢动平衡方法平衡精度的实验研究

在全矢谱理论基础上,参考转子动平衡的影响系数法,提出全矢动平衡方法;并提出基于主振矢的动平衡效率计算公式,以平衡效率作为平衡精度的度量值,通过转子实验台的单面和双面动平衡实验对分别以水平振动、垂直振动和全矢不平衡响应为测量项的动平衡方法的平衡效率进行横向比较。实验结果表明,全矢动平衡方法较传统动平衡方法具有较高的平衡精度。     

高速铣削系统动态实验方法研究

针对高速铣削加工中心设计并进行了静态模态实验、动态空转实验和铣削实验,分别在不同工况下的静态实验、主轴空转不铣削实验、不同铣削参数铣削实验下测得振动信号和动态铣削力.通过对各项实测数据的对比分析,得出各铣削参数与高速铣削系统动态特性的关系,识别特定加工条件下的稳定性铣削极限,为探讨适合高速铣削特点的实验测试及其动态特性优化方法提供依据.