主轴系统在线动平衡质量补偿策略优化

在线动平衡是解决主轴系统不平衡故障降低主轴振动的主要手段,为了提高在线动平衡装置的平衡精度和效率,提出了一种基于遗传算法的主轴系统动平衡质量补偿策略优化模型。模型以平衡后残余不平衡力作为优化目标,以平衡装置质量块转动相位作为优化变量,运用遗传算法计算出相位。通过搭建主轴系统在线动平衡实验平台进行动平衡策略优化对比实验,对不同转速不平衡量下的优化策略进行计算,平衡后的残余不平衡力大幅度降低。实验结果表明,质量补偿策略优化后的主轴振动量平均下降20.60%,平衡时间平均下降34.67%。可见,基于遗传算法的主轴系统质量补偿策略优化模型可进一步提高主轴在线动平衡的质量和效率,提高设备的运行性能。     

基于双面动平衡的配重转移规律研究

针对多级转子系统进行动平衡操作时存在的需要预先选择校正配重平面问题,对双平面影响系数动平衡方法中配重大小随配重平面转移的影响机理进行了研究。对配重大小变化规律进行了归纳,提出了最优的配重平面选择位置;利用转子动力学软件DyRoBeS,建立了十轮盘平面转子系统结构模型;通过虚拟动平衡方法,模拟分析了配重大小随配重平面转移的变化规则;搭建了十轮盘转子实验台,进行了不同不平衡量工况与不同配重平面下的双平面动平衡效果实验。研究结果表明:选择平衡转速在一阶临界转速附近进行动平衡时,综合不同不平衡量工况下的配重规律,选择转子系统中相距最远的两级轮盘作为校正配重面进行双面影响系数动平衡时配重质量最少,过一阶临界转速时振动降幅效果明显。     

影响系数法与模态平衡法的转子过临界振动研究

针对影响系数法与模态平衡法对转子动平衡后控制过临界振动效果不同的问题,对双平面影响系数法与模态N平面全正交法的平衡机理进行了研究,对动平衡后平衡转速与各阶临界处振动影响规律进行了归纳。利用转子动力学软件DyRoBe S建立三级轮盘转子结构有限元模型,同时搭建刚性支承三级轮盘转子系统实验台进行了不同动平衡方法的过临界振动控制效果实验。研究结果表明:影响系数法所加配重只能降低平衡转速处的振动幅值,但会破坏其它转速时的平衡状态;模态全正交平衡法配重后,有效减小某一阶模态不平衡量同时不影响其它阶模态不平衡量,即大幅度降低了某一阶临界转速处的振动幅值,同时未对其它阶次临界处的振动幅值产生影响,不会破坏其它阶次动平衡后的效果。     

自动调整臂动平衡问题的研究

通过设计一个便于安装平衡配重的工装,可为自动调整臂进行动平衡校正,然后利用ADAMS软件进行了仿真分析,分析了平衡后不同转速下主轴支撑的受力情况,取得了良好的效果,并得出了相应的结论.     

高速主轴动平衡方法研究现状

动平衡方法是高速主轴在线动平衡的必要条件,是实现高速主轴在线动平衡的关键。基于在线动平衡方法在高速主轴动平衡调控过程中所起到的重要作用,综述了目前所应用于高速主轴及高速转子的各种动平衡方法。详细地阐述了应用于刚性主轴和柔性主轴的动平衡方法,其中针对刚性主轴的动平衡方法主要介绍了力平衡法和影响系数法;针对柔性主轴的动平衡方法则重点对模态平衡法、影响系数法和无试重平衡法进行了详细地梳理。介绍了全息谱动平衡法和低速动平衡法这2种应用于平衡主轴的新方法。最后,对高速主轴在线动平衡方法的发展趋势进行了展望。     

运用BH550和现场动平衡仪解决风机振动研究

本文主要介绍了利用BH550对离心风机轴承箱水平和垂直振动进行频谱采集,通过对该风机轴承箱轴承位置波形图、频谱图及滚动轴承特征频率进行分析,确定离心风机振动的主要原因是由于转子动不平衡引起的,之后利用SIMGSB-7700型现场动平衡仪对离心风机进行现场动平衡,现场通过试加配重,确认初始相位,去掉试加配重,最终确认叶轮动不平衡的焊接配重的相位及不平衡量。在此位置通过焊接配重来降低叶轮的动不平衡量,直至达到相关标准要求。通过状态监测分析及现场动平衡成功解决了某厂离心风机振动大的问题,避免了对风机解体大修,节约了检修时间和费用。     

基于平衡盘的机床主轴双面在线动平衡效果分析

基于双平面影响系数法的原理,对采用平衡盘的机床主轴双面在线动平衡系统进行设计.并从理论上对双平面的平衡效果进行分析,提出了一种针对机床主轴的双面平衡、单点优化的方法.分析表明,该方法可提高机床主轴关键部位的平衡效果,具有一定的现实意义.     

高速主轴动平衡技术研究现状

针对高速主轴在运行过程中产生的振动对零件加工精度、表面质量等造成的破坏问题,对离线动平衡技术、在线动平衡技术及其在线动平衡装置的发展情况进行了研究与总结,对高速主轴在线动平衡装置的动平衡原理和在应用过程中存在的优点与不足进行了分析与归纳,对高速主轴在线动平衡技术及其动平衡装置的未来研究方向进行了展望。研究结果表明,广泛应用的混合式在线动平衡技术以及电机驱动式、喷液式和电磁驱动式3种最具代表性的在线动平衡装置是未来发展趋势;该技术重点是提高动平衡效率、快速响应能力、精度、适应性和耐用性;混合式在线动平衡技术及其高性能在线装置在高速主轴动态平衡方面具有广阔前景。     

高速主轴在线动平衡技术综述

综述了目前常用的几种主轴动平衡技术和方法,着重阐述了各种采用平衡头技术的在线动平衡装置的原理、结构特点、国内外的研究和应用现状及其优缺点,同时介绍了几种在实际生产中得到广泛应用的采用平衡头技术的在线动平衡装置,并针对高速主轴动平衡的应用指出了主轴在线动平衡技术的发展方向及今后需要解决的问题.     

高速电主轴系统的在线动平衡及其仿真研究

动平衡技术是高速电主轴的关键技术之一.在这项研究中,基于电动机工作原理的电磁式间接在线动平衡头和基于影响系数法动平衡控制的电磁式混合在线动平衡头都是简单可靠并适用于高速电主轴系统的结构.结合二者优点进行优化设计,实现对HCl20cg-22000/6电主轴的"实时节能"的在线动平衡补偿.通过Pro/E建模和Adams仿真分析,结果证明此设计方案能够使平衡后主轴达到高速电主轴平衡品质标准.     

一种新型电磁平衡头的静态磁特性研究

传统机上动平衡和现场动平衡无法适应高速旋转机械智能化和精密化的发展趋势,因此具有不停机和高精度优势的在线主动动平衡成为当前旋转机械抑制失衡的重要手段.针对某高速磨削电主轴,设计了一款具有环形对称结构、依靠电磁和永磁原理实现驱动和自锁的在线主动平衡头.基于此,研究了它的磁路和磁场分布,采用有限元法获得了其静态自锁力、力矩和静态驱动力、力矩.研究结果可指导平衡头的优化,进而以获得最佳的平衡效果.     

新型智能砂轮半自动平衡仪

介绍新研制成功的精密磨床砂轮半自动平衡仪。该仪器利用数字相敏检波技术提取砂轮的不平衡振动信号及最小二乘技术识别砂轮不平衡量;设计出友善的人机界面,用于提示、指导识别与平衡过程;仪器的绝大部分功能均由软件完成,成本低,可靠性高。试验表明仪器原理正确,平衡精度高。     

高速电主轴设计制造中若干问题的探讨

探讨了电主轴的优良特性,介绍了基本参数和结构类型的选择,分析了电主轴的两大内部热源：内置电动机和主轴轴承。提出了降低电主轴温升的两大措施：电动机外循环油冷和陶瓷球轴承及其油－气润滑,讨论了高速电主轴动平衡设计的原理与方法。     

A computational study on the flow characteristics of a self-compensating liquid balancer

An automatic washing machine undergoes rotational unbalance due to unbalanced mass during the spinning process. A liquid balancer is an assembly that plays a role in controlling this unbalance. In recent years, washing machines (drum and automatic types) are becoming larger to handle large laundry items such as comforters. A large-sized washing machine generates a huge centrifugal force in its high speed rotating drum. Thus, a specific vibration reduction technique is required. The design of a liquid balancer has, to date, depended on conventional methods such as experiments and dynamic models. A dynamic model classifies the behavior of liquid inside the balancer into three different patterns, and solutions can be obtained by approximating these patterns as rigid bodies. This method, however, is limited to two-dimensional (2-D) analysis for simple geometry. In the present study, a three dimensional (3-D) computational fluid dynamics (CFD) method is used to analyze flow characteristics inside the liquid balancer for various design parameters. The main parameters include rotational speed, eccentricities of the center of rotation, viscosity of the liquid, gravity orientation, surface tension, and the number of baffles. In particular, the effects of these parameters on the hydraulic force (restoration force) of the liquid balancer are studied.     

Automatic balancing of flexible vertical rotors using a guided ball

Automatic balancing of flexible vertical rotors using a ball guided to move freely in a circular groove housed in the rotor disk is studied. The dynamic interaction between the balancing ball and the rotor is investigated using an undamped three-degrees-of-freedom system model in a rotating reference frame. The centrifugal force on the balancing-ball moves it to a relative rest position in the groove and thereby modifies the effective rotor unbalance. The stability of balancing ball position during the rotor whirling motion is analyzed and the conditions under which the unbalanced rotor vibration can be neutralized by the automatic balancer are identified. The stability results are presented graphically to facilitate an effective automatic balancer design. The results show that the automatic balancer can neutralize the unbalance whirling motion of the rotor, when operated at speeds higher than its critical speed.     

A dynamic model and numerical study on the liquid balancer used in an automatic washing machine

The rotational system of an automatic washing machine has two major technical difficulties. One is the collision of the tub against the frame at the beginning of its early spinning stage. A factor that causes such instability of the rotational object can be attributed to the deflection of the liquid inside the liquid balancer due to the unbalance mass. This study proposes the installation of a middle plate to avoid the deflection of the liquid and a CFD method is used to verify its effectiveness. The other is the whirling vibration occurred during the high speed rotation of the basket and it shakes the center of its rotational axis. This is because the balancer cannot generate enough restoration forces during its high speed rotation. It is necessary to employ the multi-race in the balancer in order to increase restoration forces. The analysis for the configuration has been performed using a dynamic model.     

基于虚拟仪器的主轴振动检测系统开发

机械设备加工过程中主轴产生的振动对产品的精度以及刀具的磨损和寿命等都有较大的影响,针对机床主轴在加工过程中的振动,利用数据采集卡、加速度传感器搭建了测量平台,利用labVIEW软件设计了振动测量系统,该系统通过频谱分析、低通滤波、加窗等过程,能够在线测量主轴在不同转速下的振动基本参数,实现机床主轴加工时运动情况在线测量。通过这些参数分析,可以间接为系统的定期维修和动态特性的研究提供依据。该测量系统开发成本和维护成本低,比使用传统仪器具有更好的经济性。     

Stability analysis of a ball-rod-spring automatic balancer

The traditional ball-type automatic balancer, which consists of several balls moving along a fixed circular orbit, has been applied to different fields for rotational vibration reduction. Under proper working conditions, the balls will counter-balance the rotor by positing to appropriate locations. This particular equilibrium configuration is referred to as the perfect balancing configuration. The unbalance vibrations at steady state can be totally suppressed only if the perfect balancing configuration is stable. The stability of the perfect balancing configuration depends on the parameters of the system. To achieve perfect balancing, the system parameters must lie in the stable region of the perfect balancing configuration in the parameter space. An automatic balancer with a larger stable region of the perfect balancing configuration will be more robust. This paper provides a detailed analysis of a new design of auto-balancer, the ball-rod-spring balancer, which is aimed to increase the stable region of the perfect balancing configuration. A theoretical model of a rotor packed with a two-unit ball-rod-spring balancer is constructed. Closed form formulae of the equilibrium configurations are presented. The stability of each equilibrium configuration is investigated both analytically and numerically. Results of numerical analysis confirm that the stable region of the perfect balancing configuration of the new design is larger than that of the traditional fixed orbit balancer.     

同轴式微速差双转子系统整机动平衡方法研究

同轴式微速差双转子系统的不平衡振动信号是由内、外转子各自不平衡振动叠加而成的拍振,通过研究拍振波形的特征,提出不通过解拍,有效分离内、外转子各自不平衡振动响应的方法;通过理论分析和试验研究发现内、外转子不平衡振动之间的相互影响很小,提出用8影响系数法实现该类转子动平衡的方法。通过对双转子系统进行外转子单独平衡和内、外转子同时平衡的成功实践,证明8影响系数法能在保证足够高的平衡精度下,快速、高效地解决同轴式微速差双转子系统的动平衡问题,具有十分重要的工程应用价值。     

高速高精度电主轴温升预测模型

提出高速高精度电主轴温升预测模型,将有限元模型与试验数据相结合,精确预测不同工况下电主轴的温度场。建立电主轴流场、温度场有限元模型,分析冷却系统及润滑系统参数对电主轴温度场的影响;考虑电主轴运行速度、载荷,设计电主轴损耗测试方法,将测得的电主轴总损耗作为计算电动机、轴承生热依据;考虑冷却系统、润滑系统参数及环境条件对换热系数的影响,采用最小二乘算法,基于电主轴表面温度测试数据,优化电主轴换热系数,并将优化后的换热系数作为有限元模型的边界条件。建立170SD30-SY电主轴温升预测模型,将换热系数优化前后的温度场仿真数据分别与试验数据对比。结果表明,换热系数优化后的温升预测模型预测的精度提高了4.78%,提出的电主轴温升预测模型有较高的预测精度。