高速砂轮电主轴系统阶次振动研究

高速外圆磨床是航天领域高精度高表面质量零件的加工母机。高速砂轮电主轴是高速外圆磨床的关键部件,其动态性能决定了高速磨床的加工精度和表面质量。在高速砂轮电主轴使用过程中,发现其远低于临界转速时就发生了强烈的振动,导致零件的加工质量无法得到保证。基于此,提出了一种基于主轴模态和轴承振动阶次分析的高速砂轮电主轴的阶次振动分析方法。首先使用有限元建模分析得到主轴系统的固有频率和振型,再使用轴承振动阶次分析得到电主轴由于轴承制造误差所造成的振动阶次,最后用升速实验验证主轴系统的固有频率并依此得到轴承制造误差造成的主轴阶次振动及对应的振动转速。结果表明,高速砂轮电主轴的强烈振动是由于轴承外圈的制造误差产生的阶次振动所造成的。分析的结果为高速电主轴的结构和工艺的优化提供了理论依据。     

精密龙门立卧平面磨床颤振监测分析与诊断

以某磨床厂的一台精密龙门立卧平面磨床为研究对象,针对其在加工过程中出现的颤振现象,综合采用加工过程振动监测、试验模态测试与振动阶次分析相结合的测试诊断方法,判断产生颤振的原因,确定引起磨削颤振的机床结构薄弱环节,并提出改进措施。研究结果表明,加工过程振动监测、振动阶次分析和试验模态测试相结合是一种行之有效的用于磨床颤振监测与诊断的测试分析方法。     

高速电主轴的工作模态试验分析

高速电主轴在工作状态下产生的振动对高精度加工影响较大,通过对最高转速为60000r/min的磨削型高速电主轴进行不同转速下的工作模态试验,并运用随机子空间法(SST)对其进行模态参数的识别,得到了电主轴工作状态下多个重要部位的频谱图,分析了多个重要测点的加速度,且与出厂理论值进行比较,以验证其是否符合高精度加工生产的要求和所采用试验方法的正确性,同时说明电主轴产生振动的主要原因,排除了试验用电主轴在共振区工作的可能性.     

高速电主轴的试验模态分析

基于模态分析理论,采用单输入/多输出识别法(SIMO)对高速电主轴进行了自由模态试验,介绍了试验方法,得到了所有测点的频响数据.将全部频响数据作集总频响函数,并与相干函数结合分析试验结果,提取了该电主轴的模态参数(固有频率、阻尼和振型),研究了其固有特性.试验结果表明电主轴的基频低于其1阶固有频率,符合电主轴正常工作的基本要求,并用MAC值验证了模态试验的正确性.     

基于油雾润滑的高速电主轴断油性能试验研究

对基于油雾润滑的高速电主轴进行断油性能试验,利用B&K声学/振动分析系统、红外热像仪等仪器对断油过程中高速电主轴系统的振动特性、主轴轴承内部的润滑、电主轴表面的温度场等状态参数进行监测,并与正常油雾润滑时高速电主轴的状态参数进行比较,分析研究了断油状态对高速电主轴工作性能的影响.试验结果表明:高速电主轴正常工作时主轴轴承所需要的润滑油量很少;短时间断油对电主轴系统的正常运行状态影响不大,主轴轴承内部的润滑、电主轴系统的振动特性和电主轴的热状态等性能参数能够维持在基本正常的水平.     

立式消声器的动态响应与结构优化

为研究六缸柴油机用消声器振动特性,通过模态分析、模态测试与振动测试相结合的研究方法来分析消声器总成的振动特性及其在发动机不同转速点火激励下的振动响应,以提高其1阶约束模态同时对消声器总成开展结构优化.研究结果发现,原消声器总成故障主要原因是前2阶约束模态在发动机点火激励频率范围内,在1000rpm、1360rpmi附近...     

高速电主轴动态特性的有限元分析与振动测试

根据电主轴的结构特点,在ANSYS软件中建立电主轴动态特性的有限元模型,对电主轴进行模态分析,得到电主轴的前6阶的振动特性,并计算出临界转速.通过振动测试实验,得到电主轴在不同转速下的振动量,并对采集到的信号进行相关性与自振特性的分析.分析结果表明:电主轴的最高工作转速远离临界转速,能有效避免共振现象的发生.     

陶瓷球轴承电主轴的模态分析及其振动响应试验

目的 通过对某异型石材数控加工中心雕铣用陶瓷球轴承电主轴的动态特性的研究,验证电主轴结构设计的合理性.方法 直接在ANSYS中建立陶瓷球轴承-主轴系统三维有限元模型,采用Subspace模态提取法对其进行模态分析,计算主轴前6阶固有频率、振型和临界转速,并利用DZ-2振动测量仪对该主轴进行振动响应试验.结果,无论是ANSYS的模态分析法得出的固有频率还是振动响应试验得出的极限频率,主轴的最高工作转速都低于其一阶临界转速,能有效避开共振区.结论 对比振动响应试验结果与ANSYS仿真结果,该有限元分析模型的建立过程所做的简化处理是正确的,主轴的结构设计也是合理的.     

高速动车组垂向止挡异常振动特性及成因分析

针对高速动车组在运营过程中出现的垂向止挡异常振动,且个别存在明显断裂裂纹的典型振动问题,基于现场车轮粗糙度与振动响应同步测试,分析了镟修前后的车轮非圆特征及其对轴箱及垂向止挡振动特性的影响;采用试验与计算相结合的垂向止挡模态分析,确定了垂向止挡的模态特性,据此分析了高速动车组垂向止挡异常振动的成因。结果表明,测试的高速列车动车组车轮存在较为明显的25～27阶多边形,在192 km/h运营速度下,会对轴箱和垂向止挡形成显著的515Hz频率振动激励。而垂向止挡一阶弯曲模态频率也为510 Hz,且其模态应变最显著区域与断裂裂纹位置一致。由此可判断垂向止挡异常振动是车轮多边形激励引起垂向止挡结构共振所致。车轮镟修可有效减缓或抑制其异常振动,相关研究可为高速动车组减振降噪提供参考。     

某风扇振动破坏的有限元模态分析及试验验证

针对某海洋平台天然气往复压缩机组中高压电机外风扇破裂问题,对风扇进行有限元振动模态分析,计算其固有频率和振型,同时通过试验模态测试验证了计算结果。模态结果表明,试验模态测试与有限元计算结果吻合良好;风扇1阶固有频率与转速3倍频接近,3阶固有频率与6倍频接近,容易引起低阶共振,且表现为弯曲和扭转的复合振动模态,是导致风扇破裂的主要原因。谐响应结果表明,风扇应力集中区域与风扇出现裂纹位置一致。     

高速车轮非圆化磨耗对轴箱端盖异常振动影响初探

国内现有某高速列车在运营一段时间后,轴箱端盖的连接螺栓经常发生松动现象。为寻找轴箱端盖螺栓松动的原因,分别对车轮表面磨耗状态及列车关键部件振动特性进行测试,系统地分析轴箱显著频率振动与车轮非圆化磨耗之间的相关性;根据车轮多边形及关键部件的振动特征,对轴箱端盖和一系减振器进行模态测试,对轮对和构架进行有限元模态分析,并通过观察轴箱振动显著频段内轴箱端盖变形,初步分析了轴箱端盖螺栓易松动的原因。结论如下：轴箱振动能量主要集中在314～372 Hz和514～600 Hz的频率范围内,该频率段分别对应车轮的11～13阶多边形磨耗和18～21阶多边形磨耗产生的激励频率范围。轴箱在314～372 Hz的振动显著频率与减振器在221～436 Hz的固有模态群相互耦合,轮对和构架在514～600 Hz的固有模态群相互耦合,这两种模态耦合关系是导致轴箱端盖异常振动,后期发展为螺栓松动的主要原因。     

轿车车身怠速共振分析

针对某轿车在怠速工况下车身容易产生共振,采用有限元技术和模态试验相结合的方法对该轿车白车身进行模态分析,找出车身振动的根本原因。首先建立白车身有限元模型,重点研究点焊单元的模拟方法,通过模态分析得到该白车身模态参数;然后搭建白车身模型的模态测试系统,采用随机子空间法识别得到白车身模型的模态动态响应参数。通过对比计算模态和试验模态,误差在5.3%内。结果表明,发动机激励频率(23~25 Hz)与车身1阶试验模态频率(25.53 Hz)相近是导致怠速工况下车身振动的主要原因,应增强车身发动机盖和顶板强度,这为车身的动态和结构设计提供了参考依据。     

某轻型客车地板振动发麻的试验及控制

针对某轻型客车高速时中部和后部地板振动脚感发麻的问题,首先,对车架和车身地板进行模态摸底测试和实车道路试验测试;其次,采用阶次跟踪法和频谱分析法分析出传动轴1阶扭转振动是地板振动的主要激励源,并利用模态分析法发现地板的第8阶局部模态频率与传动轴的1阶频率相接近,地板的局部共振是其振动发麻的主因;然后,从激励传递路径和优化地板模态分布两方面着手进行改进,利用虚拟样机技术优化传动轴橡胶支承的刚度,以最大幅度地减少传动轴振动向车内的传递,并采用有限元技术优化了地板的模态分布,使之避开了发动机和传动轴的工作频率范围;最后,通过样车试验验证了改进措施的有效性,解决了地板振动发麻的问题。     

基于试验的汽车手动变速器噪声源识别

手动变速器的噪声控制是汽车噪声控制的难点之一.基于低噪声变速器测试台,对某5档手动变速器的噪声特性进行了全面测试.综合利用频谱分析、阶次分析和相干分析等方法来识别变速器的主要噪声源.分析表明:变速器的振动主要是由挡位齿轮啮合过程以及主减速齿轮啮合过程共同引起;且高速时挡位齿轮啮合过程引发强烈振动的原因与齿轮轴弯曲和齿轮模态有关;5档高速工况时,变速器噪声的主要引发原因是变速器箱体表面某位置的振动,若要改善变速器的振动噪声特性,可从该位置处人手.分析结果为低噪声变速器的优化设计提供了试验支持.     

车轮多边形磨耗统计规律及关键影响因素分析

针对列车车轮多边形磨耗问题广泛存在于轨道交通运输领域,会导致车辆/轨道系统产生高频的振动冲击,严重影响车辆和轨道系统零部件的使用寿命,危及行车安全这一问题,调查了大量车轮的多边形磨耗情况并进行统计分析,掌握了高速列车车轮多边形磨耗问题的现状和特点。以18～20阶多边形磨耗车辆为例,通过理论研究和试验分析(试验分析包括车辆系统振动特性测试和转向架模态特性测试),对车轮多边形磨耗的根本原因及诱导因素进行研究。研究发现,轮轨系统在580 Hz频率附近存在固有模态是导致车辆发生18～20阶多边形磨耗的根本原因,轮轨表面的各种不平顺能激发或者加剧轮轨系统在580 Hz频率附近的模态共振,从而诱发车轮多边形磨耗的产生。该结果可为高速列车车轮多边形磨耗问题的防止和进一步研究提供参考。     

基于ANSYS的机床电主轴动态性能分析

阐述了影响高速电主轴抗振能力的固有特性、动力响应和动力稳定性动力学特性。以高速、大功率的铣削加工中心电主轴为研究对象,采用ANSYS有限元软件对电主轴进行模态分析,研究电主轴的振型、固有频率和临界转速,获得电主轴各阶频率和振型,指出主轴远离抗振性的频率要求以及前支承的刚度和阻尼对主轴系统的振动的影响。通过模态分析为进一步的动力学分析提供必要的依据。     

高速动车组车下设备对车体振动传递与模态频率的影响机理研究

提出包含车下设备的高速动车组整备状态车体模态频率数值计算方法,并通过有限元分析及模态试验,验证该方法的准确性。理论研究车下设备对车体振动传递特性的影响,定义车体的名义垂向一阶弯曲模态频率,并结合数值计算、振动传递分析与模态试验分析,分析车下设备悬挂参数对车体模态频率的影响机理。研究表明,采用弹性吊挂的车下设备将与车体形成耦合振动系统,且耦合振动系统在原车体垂向一阶弯曲模态频率附近产生一个新的低频振动分量和一个新的高频振动分量;低频振动振型为车下设备垂向振动与车体垂向一阶弯曲振动同相,高频振动振型为二者反相振动;随着车下设备悬挂刚度的变化,车体的名义垂向一阶弯曲频率将会发生"频率跳变"现象。     

某商用车高速行驶方向盘振动问题优化

针对某中型商用车高速行驶工况下方向盘出现的剧烈振动现象，从仿真分析和试验分析两方面着手，分别对激励源和传递路径进行了研究。首先，采用阶次、模态和工作变形分析方法，确定高速行驶方向盘振动问题主要为传动轴动不平衡量在高转速下的激励频率与转向系统1阶垂向弯曲固有模态耦合所导致；其次，从系统和激励方面分别提出并实施了改进优化方案，使方向盘高速行驶振动问题得到有效的控制。对此问题的优化整改研究结果可为车辆转向系统的设计研发和关键零部件的质量控制提供参考思路，有效缩短整车的开发周期。     

基于虚拟仪器的高速电主轴动平衡测试系统的研究

针对高速电主轴振动问题进行了研究。阐述了基于虚拟仪器技术动平衡测试系统的整体设计,提出对电主轴动平衡信号的采集方式,并对采集到的主轴振动信号进行处理和分析。通过试验说明了系统的有效性。     

基于高压水射流的高速电主轴柔性加载系统研究

高速电主轴的动态加载是测试其动态性能、寿命和可靠性等的关键环节.然而,高速电主轴的结构特征和极高的转速,使得其难以实现动态加载.基于高压水射流技术的高速电主轴柔性加载系统首次被设计、制造并测试,描述了该加载系统的原理、结构和组成.利用连续动量方程推导了射流冲击力模型.通过射流冲击力标定试验和射流流体有限元仿真,得到了加载力与靶距、射流压强、流量、喷嘴直径、标靶直径、转速之间的关系,实现了高速电主轴径向力和轴向力的定量加载.此外,利用该加载系统测试了径/轴向力对高速电主轴动态性能的影响,试验结果表明:①高压水射流技术可以为高速电主轴提供稳定的、长时的动态加载;②高速电主轴的温升、功率损耗和振动会随着径/轴向负载力显著增大,空载测试不能揭示高速电主轴的真实动态性能.为解决高速电主轴动态加载的难题提供了一种全新的试验方法.