无速度传感器矢量控制下高速电主轴动态性能分析

为了研究高速电主轴的控制精度与主轴机械参数之间的动态关系,根据法拉第电磁感应定律建立高速电主轴的动态数学模型,并利用无速度传感器矢量控制逆变调速原理,将该模型的定子电流分解为励磁电流和转矩电流两个分量,组成两个独立的一阶线性子系统——磁链子系统和转矩子系统,实现励磁磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。试验结果表明,在无速度传感器矢量控制下,高速电主轴的励磁磁链受励磁电流的控制,且不受主轴负载和转速高低的影响,始终保持恒定;转矩电流控制高速电主轴的电磁转矩,与负载呈线性关系。有效控制励磁电流和转矩电流两个独立变量,不仅可以保证高速电主轴在负载状态下转差率小、转矩输出稳定性高的特点,而且当高速电主轴受到瞬间外力冲击时,其快速的转矩响应能力、动态速度跟随精度和抗挠动性等动态特性参数都可以通过控制励磁电流和转矩电流的精度实现。     

电主轴直接转矩控制系统的设计与仿真研究

基于高速加工机床用电主轴及直接转矩控制基本工作原理,设计了电主轴直接转矩控制系统。利用MATLAB/Simulink模块库中提供的各种基本模块及子系统封装技术,建立完整的高速加工机床用电主轴直接转矩控制系统模型。并对该系统模型在恒定负载和负载变化两种情况进行了仿真研究。仿真结果表明,设计的电主轴直接转矩控制系统具有良好的动静态特性,将直接转矩控制方法应用于电主轴驱动控制系统是可行的,适应高速数控机床驱动控制系统的快速响应要求。     

高速电主轴电动机—主轴系统的机电耦合动力学建模

针对高速电主轴系统具有复杂机电系统的特点,提出对高速电主轴系统进行机电耦合分析的观点。提炼并归纳了高速电主轴系统中存在的多物理过程、多参数耦合现象,给出高速电主轴系统全局耦合关系的框图。通过分析高速电主轴电动机—主轴子系统的结构及其耦合情况,得到了该子系统的机电耦合关系框图,并建立其物理模型。基于机电系统分析动力学理论,采用变分原理法,应用拉格朗日方程建立电动机—主轴子系统的电压方程和机械运动方程,将两组方程联立得到与该子系统物理模型相对应的数学模型,导出子系统的动力学方程,为进一步研究高速电主轴系统的机电耦合动力学性能提供理论基础。     

时变性切削负载对异步型电主轴动态控制精度的影响

针对电主轴在高速切削过程中动态精度控制不稳定问题,提出一种依据电主轴定子输入端电压、电流值来预测主轴输出转矩和转速的方法。该方法根据无速度传感器矢量控制原理,结合主轴电阻、电感等电磁参数,以转子磁链幅值和相位角为桥梁,建立电主轴定子输入端的三相电压、电流与转子输出端转速、转矩之间的数学模型,从而构建无速度传感器矢量控制下速度外环和电流内环的双闭环控制系统。通过该双闭环系统,将电主轴在切削过程中定子输入端的三相电压、电流,转换成两相旋转坐标系下的电压、电流。并在此基础上,进一步将电流环分解为磁链环和转矩环两个独立控制的子系统,以分别控制转子磁链和电磁转矩,从而可以通过观测磁链环的励磁电流和转矩环转矩电流的变化趋势,判断主轴输出端转矩、转速的稳定性。最后通过切削实验,验证了上述方法的可行性。     

U/f控制下高速电主轴的低频电压补偿与负载特性分析

主轴磁通作为高速电主轴机电能量转换的唯一媒介,在高速电主轴的运行过程中,磁通的大小和稳定性将决定主轴的转矩输出能力和转速差的大小,是高速电主轴设计与控制的重要参数.因此为了保证高速电主轴运行时主轴的磁通恒定不变,从高速电主轴的稳态性能出发,根据高速电主轴电路等效的基本思想和变频调速原理,论述主轴在U/f控制下低频运行时...     

谐波电流对高速电主轴动态性能的影响

为分析各次谐波对高速电主轴动态性能的影响,根据谐波电流产生的机理,得出谐波电流的等效电路,然后应用迭加原理推导出振荡谐波转矩的计算公式和转速脉动公式,作为分析各阶谐波次数和电源角频率影响高速电主轴转矩和转速脉动幅值的理论依据,由此确定需要抑制的、能对高速电主轴动态性能产生较大影响的谐波阶次;最后应用高速电主轴动态性能测试平台,对高速电主轴在不同转速下的谐波干扰进行试验测试。试验结果表明,主轴转速越低,谐波对转矩和转速脉动幅值的影响越大,需要抑制的谐波次数也相应升高,使得主轴不能在过低的转速下运行,由此限制了主轴的应用范围。     

基于加载状态下动态特性预测的高速电主轴结构参数优化方法

电主轴高速运转状态下承受切削载荷时的动态特性对电主轴加工效率和加工质量具有重要且直接的影响,但迄今针对该工况下主轴动态特性的设计方法欠系统深入研究。文中提出了基于加载状态下动态特性预测的电主轴结构参数优化的思想。基于模态理论和有限元法,建立了高速电主轴系统高速状态下受不平衡力和外加载荷的动力学模型;利用该模型定量研究了主轴跨距、电机转子外径等结构参数对电主轴静刚度、临界转速和动态挠曲线的影响规律;提出了具体的参数优化途径,研究证实了所提出优化方法的有效性。     

工程机械车辆液压底盘二次调节模拟加载试验台的解耦控制

针对工程机械车辆液压底盘模拟试验台中驱动系统的转速控制子系统与加栽系统的转矩控制子系统的耦合问题，分析其对整套系统控制性能的影响。结合本试验台的特点，设计了一个基于单神经元PID控制的解耦网络，并给出了网络构造的全过程。实验以及仿真研究结果表明，通过在控制系统中加入特定的解耦网络，实现了驱动系统的转速控制子系统与加载系统的转矩控制子系统间的动态近似完全解耦，使两个子系统近似成为独立的控制系统，从而使系统的控制性能得到明显改善，为实际调试工作奠定了基础。     

高速电主轴矢量控制机械特性分析与仿真

根据异步电动机的矢量控制原理,推导了高速电主轴矢量控制固有机械特性曲线的数学表达式,据此分析了高速电主轴转速闭环矢量控制在负载条件下的调速机理,得出转速闭环矢量控制通过调节同步转速使电主轴工作在互不相同但互相平行的固有机械特性曲线上,从而获得优良的静动态性能的结论。为了验证理论分析的正确性,根据高速电主轴的矢量控制方程,建立了一个带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统模型。基于此模型,对额定转速为15000转的170MD15Y20型高速电主轴进行了闭环矢量控制加载仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

磁悬浮球形关节三维动力学模型与控制特性

球形电动机直接支承驱动的多自由度球形主动关节机械集成度高,在控制和轨迹规划方面占有优势。但在高速、超高速运转时,由于机械支承的摩擦磨损,造成关节部件发热,导致关节的动态特性变差。基于电动机技术、磁悬浮技术,提出一种新型多自由度磁悬浮球形主动关节,建立关节电磁悬浮力和电磁转矩的耦合模型;推导出关节转子在电磁悬浮力和电磁转矩作用下的三维动力学原型模型和逆系统模型,并对关节系统进行状态反馈的解耦线性化处理,使其完全解耦成6自由度方向独立的线性系统,经过比例微分先行的伪微分反馈调节器控制及仿真可知,解耦线性化的关节系统稳定性好、响应速度快,具有良好的动态性能和抗干扰能力很强的鲁棒性能。     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

盘丝极心偏对三爪自定心卡盘找标精度影响的分析

三爪自定心卡盘作为机床的主要附件,已有一百多年的发展历史,尽管目前随着数控技术的不断发展,越来越多地需求高速动力卡盘,但三爪自定心卡盘目前仍有一定的市场。 要保证卡盘可靠地夹紧工件,必须使其有可靠的夹持精度;要保持卡盘的精度,必须要严格控制各零部件公差及误差,如盘丝的极心偏。 　　极心偏是形成圆的渐开线的基圆圆心 (极心 )与盘丝内孔中心不同心所造成的偏差值。它对卡盘精度的影响分两种情况,一是卡爪夹持弧采用配磨,二是卡爪夹持弧采用单磨。本文主要探讨配磨时的影响。 　　卡爪夹持弧采用配磨,即每台卡盘整体…     

圆柱面素线的直线度公差带解析

详细分析了圆柱面素线的直线度公差带在新旧标准中定义和解释的区别，并从对圆柱面素线实际要素检测的角度，提出了推行新标准的实际意义。     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

广州地铁APM列车制动机理分析

根据广州市珠江新城旅客自动运输系统(APM)列车的运行特点,介绍APM列车制动系统的制动方式及其特点,分析APM列车动态制动和摩擦制动的工作机理及其区别和联系,阐明APM列车制动系统的电控制过程和气控制过程,从而为APM列车制动系统的维护和管理提供一定的依据.     

活塞销孔加工工艺的改进

我公司于８０年代末引进Aspera公司年产８０万台冰箱（冷柜）压缩机生产线及软件技术，在压缩机加工中，活塞销孔（如图１所示）的加工是难点之一。用镗床加工，质量一直难以达到要求，废品率很高。后来我们将Aspera公司的加工工艺即精镗后滚光改为精镗后用金刚石铰刀粗、精铰孔，由此解决了这个技术难题。（１）原意大利Aspera公司工艺简述其工艺流程为：钻６．５通孔→扩孔至７＋０．１→粗镗７．４７３＋０．０３６、圆柱度０．０１→精镗至７．９３５＋０．００６、圆柱度０．００２→滚光７．９３８＋０．００６、圆柱度０…     

磨粉机快辊轴承座加工工艺设计

设计了磨粉机快辊轴承座的加工工艺和具体的工装夹具.利用卧式加工中心加工磨粉机快辊轴承座,辅以能够高效快速夹紧的夹具,既可以保证加工精度,又能够提高加工效率.     

Development of sclerometric method of studying activation of parameters of damage and fracture of friction deformable surfaces

The article presents a brief review of the wear models based on the kinetic thermofluctuation approach. The materials were developed using SamGTU sclerometric programming software and a set of instruments developed at Samara Engineering University for assessing the parameters of kinetic thermoactivation for surface fracture deformed by friction. The first obtained results of assessments and the estimated prediction of wear resistance exemplified by tribocouple of the aircraft chassis are presented.