空气静压立式主轴静态性能分析

介绍空气静压主轴静态性能仿真分析原理,构建静态性能的测试平台,测量立式空气静压径推联合轴承的静态性能,并分析测量过程中的误差影响。实验结果与数值仿真结果基本一致,表明数值仿真的计算结果比较理想而且稳定,证明将该方法应用在空气静压主轴静态性能预测的可行性。     

空气静压电主轴特性分析与实验

空气静压电主轴是数控机床的关键功能部件之一,主要围绕其动态特性进行分析研究。首先,针对空气静压电主轴结构及轴承结构进行分析。然后,基于空气静压电主轴的动力学建模,对其进行模态分析和谐响应分析。最后,针对空气静压电主轴进行动态测试实验,并对比仿真分析结果和实验测试结果。研究表明载荷的大小决定了空气静压轴承的偏心率,同时对电主轴前端的刚度起决定性作用。谐响应分析表明在主轴固有频率左右,空气静压电主轴前端的振动位移较大。     

空气静压止推轴承动态性能试验台

针对空气静压止推轴承动态性能的研究需求,研制了一种可以测量一定外部扰动情况下的轴承气膜间隙变化量及对应扰动变化量之间关系的试验台,阐述了试验台的机械结构、测试系统以及工作原理。测试结果表明:该试验台很好表征了不同的外部扰动频率下气膜间隙的变化趋势,运行平稳,可靠性高,能够满足空气静压止推轴承动态性能的研究需求。     

数字信号处理技术在精密机械工程中的应用

本文介绍了数字信号处理技术的方法,用此法分析了空气静压主轴系统的动态过程,讨论了引起主轴轴向振动的因素。在此基础上,对主轴系统提出了相应的改进与调试等描施,使之在精度方面的综合性能得到进一步改善。     

基于数值模拟的小孔节流空气静压轴承静动态特性研究

为了提高小孔节流空气静压轴承的静动态性能,基于流体力学和固体力学的基本控制方程,建立小孔节流空气静压轴承双向流固耦合数值模拟模型;采用静态数值模拟方法获取了设计参数对承载力和刚度的影响规律,进一步对微气膜间隙内三维流场特性进行了分析,有效降低了微气膜间隙内气体冗余现象对空气静压轴承动态稳定性的影响,并在数值计算的基础上对空气静压轴承结构和工作参数进行优化设计;在气体静压试验平台上对自行研制的空气静压轴承进行静动态特性测试。试验结果表明:所提出的数值模拟方法具有很好的预测效果;所采用的优化设计方法能够显著提升空气静压主轴的静动态特性。     

小型空气静压涡轮主轴的研制及性能测试

小型高速空气静压主轴在国内外广泛应用于小型零件与微小非球面的精密磨削和抛光加工,针对该目的设计了一种空气主轴,根据技术要求确定主轴采用空气静压轴承作为支撑,涡轮驱动旋转。通过工程算法得出主轴主要结构参数及性能估算;采用数值模拟软件Fluent进一步分析了主轴各结构参数对其承载性能和气体耗量的影响,并对其进行结构修改和参数优化;使用动平衡机对主轴转子进行动平衡校正,使不平衡量降低至左G0.015,右0.04;最后对主轴转速、径向及轴向跳动、刚度等进行测试,得出主轴主要技术参数。     

面向试飞校准的大气静压测量系统精度提高方法研究

空速管的测量精度是保证飞机测试系统正常工作的关键.面向试飞校准的大气静压测量系统用于校准空速管的测量精度,在详细分析现有飞机空气静压测量系统的基础上,针对现有系统的主要误差因素,全面探讨了提高面向空速试飞校准的飞机空气静压测量系统精度的途径和方法,最后提出了“外置式”飞机空气静压测量新方法.     

一种连续加载的气浮导轨静刚度在位测量方法

根据空气静压导轨静态性能测试要求,提出了一种连续加载的气浮导轨静刚度在位测量方法。采用两台电感测微仪测量导轨滑台的位移量、小水泵抽水,以及电子称测量加载质量变化的方式,实现了对空气静压导轨连续加载和负载变化量与气膜间隙变化量的测量,实验结果与理论分析结果有较好的一致性,说明该实验方法是合理的,同时也表明了将该方法在空气静压导轨的静态性能测试中应用的可行性。     

频率量的动态智能测量系统

本文所提供的频率量动态测量系统不但能进行稳态测量,也可进行动态测量。由于配备了单片微型计算机,稳态测量时可以进行数字滤波,故精度较高;动态测量的跟踪能力可达被测频率的一个周期。该系统可用作计算机的一个智能终端,也可单独作为测试仪器或实时控制系统中的一个环节。     

高刚度卧式空气静压主轴优化设计

采用数值方法对高刚度卧式空气静压主轴进行优化设计,并通过实验进行验证。通过数学变换,将气体润滑Reynolds方程的一般形式变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,再以MATLAB软件中的PDE工具箱为求解器,编制迭代计算程序,实现空气静压主轴的静态性能计算。分析结构参数对主轴性能的影响,得到最优的主轴结构参数;通过实验测试了优化后主轴的轴向和径向刚度,实验结果验证仿真方法的准确性。     

防爆风机主轴单元静、动态特性分析

采用有限元分析方法,根据防爆风机工作情况及主轴单元结构建立了主轴单元的三维计算模型,运用ANSYS软件,对主轴单元结构和静、动态特性进行了计算,具体包括主轴在载荷作用下所受的应力、产生的变形、各阶固有频率和振型、临界转速等,为优化主轴结构和改善主轴的动静态特性提供理论依据.根据振动测试原理,建立了主轴单元的动态测试系统,对主轴单元进行试验模态分析.通过采集系统输入与输出信号,经参数识别而获得试验模态参数.将理论计算与试验结果相比较,结果表明,所建立的模型是有效的.文中对数据进行了分析,提出了改进主轴结构的建议.     

基于8031单片机的零位信号动态校正系统

本文研究了沿工作原有螺纹沟槽上进行螺纹数控加工的半自动对刀问题,设计了一种基于8031单片机的零位信号动态校正系统来对车床上主轴的零位脉冲信号进行实时的动态校正,并以此校正后的零位信号作为控制信号,来完成这类工作的数控加工。     

Features of dynamic addition of signals in two-frequency eddy-current testing

Shaping a signal carrying information using instantaneous values of the output voltage of an eddy-current transducer is considered. The main characteristic that determines the selection of the static or dynamic mode for shaping the informative signal is the system operator, through which the compensation for undesired factors in the testing technique is realized.     

应用数字散斑相关的运动轴面位置匹配

由于进行转轴动态扭矩测量时的旋转运动会导致应变测量无法直接进行,故提出了应用数字散斑相关技术的动态转轴表面位置匹配方法。该方法可通过对旋转运动中轴面位置的识别实现后续转轴表面应变位移的计算。搭建了运动轴面数字散斑相关实验系统,进行了轴面灰度值稳定转角范围的标定实验、标准转角的转角位移测量实验和运动轴面位置识别实验。实验表明,本系统轴表面图像在-π/15~π/15转角内灰度值较稳定,该转角范围对应转动方向160个像素,相关系数曲面有明显峰值,转角为-π/15和π/15的相关度分别为0.389 2和0.322 1,超出该范围后图像灰度信息淹没在由轴面弧度变化引起的噪声中;标准转角轴面位移识别精度和运动轴面位置识别精度为1像素。本文方法解决了旋转运动轴面的位置匹配这类大位移测量问题,为动态转轴的位移、应变等测量问题提供了有效方法。     

径向动压滑动轴承主轴轴心轨迹的动态仿真

径向动压滑动轴承主轴轴心轨迹直接反映了轴承的工作状况,对轴承的设计与故障诊断具有重要的作用。研究了用Hahn法对径向动压滑动轴承主轴轴心轨迹进行动态仿真的方法,并结合Reynolds积分边界争件的思想,对半Sommerfeld边界条件的应用进行了修正,提高了计算精度。     

发电机组橡胶柱销联轴器异常振动噪声诊断

为诊断某型柴油发电机组产生的异常噪声故障,将经验模态分解方法(empirical mode decomposition,简称EMD)和Hilbert变换用于发电机主轴承的非平稳振动信号处理,有效提取了主轴承振动信号的时频特征,对机组振动噪声信号、发电机主轴承振动和轴系扭振信号进行了分析。诊断结果表明,由于柴油机激励下机组轴系扭振幅值过大,引起柱销联轴器橡胶件表面的相对运动,产生干摩擦作用力,导致机组轴系产生间歇性的异常振动噪声。该方法对旋转轴系部件摩擦引起的振动噪声故障诊断具有参考价值。     

水轮发电机组主轴系统振动的模糊可靠性分析

以混流式水轮发电机组为研究对象,应用有限元法建立水轮发电机组主轴系统非线性动力学方程,利用多尺度法计算其动态响应,采用可靠性理论及模糊理论构建振动可靠性的模糊模型,给出基于非线性振动的平稳运行的模糊概率计算公式,结果表明,应用模糊可靠性评估水轮发电机组主轴系统振动可靠性是合理可行的。     

ORDER BISPECTRUM: A NEW TOOL FOR RECIPROCATED MACHINE CONDITION MONITORING

Vibrations and sounds generated by reciprocated machines or by their parts strongly depend on the rotation speed of the main shaft of the tested reciprocating system. At the testing or at common performance of the reciprocated machines, their rotation speed is usually changing. With regard to this fact, signals produced by reciprocating machines are non-stationary ones. Therefore, conventional time-invariant methods of their spectral or bispectral analysis are frequently unable to provide meaningful results. In order to solve this problem in the field of polyspectral signal analysis, the order bispectrum analysis is proposed in this contribution. This approach is based on the bispectrum estimation from the signal which is a function of the angle of roll of the main shaft of reciprocated machine. A digital representation of this signal can be obtained by resampling of the signal conveniently sampled in the time domain. The advantages of the order bispectrum application in comparison with that of the conventional bispectrum approach is illustrated based on the example of an engine set classification.     

随机风速下风力发电机组载荷传递特性研究

选取指数律函数描述平均风速,运用基于自回归模型的线性滤波法建立的风速模型模拟自然界随机风速。根据动量矩定理和简单的弹簧-质量-阻尼模型建立风力发电机组传动系统刚性传动模型及柔性传动模型来描述系统动态特性。以5MW变速变桨距风力发电机组参数为依据,计算随机风速下两种不同传动模型对风轮叶片以及发电机转子的动态响应的影响,并对结果进行对比分析。基于柔性传动模型,研究不同主轴刚度对传动系统动态响应的影响,得出最佳主轴刚度,并利用雨流计数法描述不同主轴刚度下风力发电机组传动系统的动态响应。研究结果可为风力发电机组传动系统动态特性的研究提供载荷数据。     

基于动力吸振器的中空轴系纵向减振研究

针对中空轴系的纵向振动,在轴系内部安置阻尼动力吸振器对其进行了减振设计。结合子结构综合法和传递矩阵法建立了附加阻尼动力吸振器复杂轴系的动力学模型,分析了阻尼动力吸振器与轴系的耦合系统在简谐激励下的动力学响应,并采用了有限元仿真,表明阻尼动力吸振器的加入使得轴系的纵向共振峰得到抑制,轴系共振频率附近的频响曲线趋于平缓。试验结果表明,附加阻尼动力吸振器后的轴系一阶纵向共振峰值下降显著,阻尼动力吸振器对轴系的纵向减振具有显著的效果。在中空轴系内部空间安装吸振器,既不占用多余的空间,又能获得较好的减振效果,可以作为船舶推进轴系纵向减振的一种新选择。