小径不锈钢管内壁磁性珩磨磨具研发及试验研究

为满足客户对Ф19～30 mm小径不锈钢管内表面粗糙度值小于0. 5μm的加工要求,研发了一套新型转子磨具。对磨具进行结构设计,利用Ansoft软件对该磨具及其实验装置进行二维磁场分析,得到其磁场分布、珩磨压力和切削力矩等理论参数,验证方案可行性;进行磁性珩磨加工试验,工件内表面平均粗糙度值由0. 866μm降低到0. 474μm,验证了该磨具能够进行稳定加工且具有较好的磨削性能。该磨具的研发拓展了磁性珩磨的应用范围,为后续研究提供了理论依据和实验基础。     

复杂曲面碳化钨密封零件精密磨削实验研究

碳化钨为典型的碳化物陶瓷材料,具有广泛的应用前景。其具有高硬度、高脆性及很高的耐磨性,所以难以采用传统的车削、铣削等工艺进行加工。在碳化钨工件上加工出复杂的曲面结构,并保证工件的面形精度及表面粗糙度则更加困难。为获得高表面质量的复杂曲面碳化钨密封工件,采用杯形金刚石砂轮单点磨削的方法实现碳化钨材料加工;设计压电陶瓷驱动柔性铰链微进给机构精确控制砂轮切深方向运动,从而实现复杂曲面加工的成形运动;探索最优工艺参数获得高面形精度和低表面粗糙度。分析了碳化钨磨削加工材料去除机理,以此指导柔性铰链精密进给机构设计,并规划杯形砂轮改善面形精度及表面粗糙度的磨削方法。实验结果表明:采用青铜基及树脂基杯形砂轮以45°倾角单点磨削碳化钨样件,其表面粗糙度值Ra由初始的500nm减小到15nm,面形精度RV值达到0.25μm。该装置可以在普通机床上磨削出高质量的碳化钨工件。     

快速点磨削变量角度对表面粗糙度影响机理研究

基于点磨削周边接触宽度和点磨削表面粗糙度的数学模型,分析了磨削变量角度的变化对工件表面粗糙度的影响机理,完成了磨削变量角度影响工件表面微观几何特性的快速点磨削加工实验,并将基于点磨削表面粗糙度理论模型的计算值与实验结果进行了比较.结果表明:随着垂直点磨削变量角度的增大,接触区周边接触宽度沿工件轴向的分量减小,工件表面粗糙度增大.实验和计算结果基本吻合,并具有相同的变化趋势.     

砂轮不平衡量对工件表面粗糙度影响的研究

通过实验,对砂轮平衡精度与磨削加工工件表面粗糙度之间关系作了深入的研究.实验设计的砂轮在线液体平衡系统结构简单、测量精度高,可减小磨削工件表面粗糙度值.     

金属陶瓷材料高速超高速磨削性能试验研究

通过考察工艺参数(砂轮线速度、工作台速度和磨削深度)对磨削力、表面粗糙度及工件表面微观形貌的影响及最大未变形切屑厚度与比磨削能的关系,探讨了金属陶瓷材料的高速超高速磨削性能,即提高砂轮线速度,可使磨削力、表面粗糙度值大幅减小,材料塑性去除趋势增强;提高磨削深度和工作台速度将使磨削力和表面粗糙度值变大,材料脆性断裂去除趋势增强;提高砂轮线速度,可使最大未变形切屑厚度减小,比磨削能增大;提高磨削深度和工作台速度将使最大未变形切屑厚度变大,比磨削能减小。试验结果表明高速超高速磨削技术能够降低金属陶瓷材料出现崩边和裂纹现象的几率,并实现高效精密加工。     

不同磨具在电泳磨削中的应用

本文介绍了基于超微磨粒电泳效应的磨削加工机理，着重分析不同材料特性的磨具对电泳磨削效果的影响。通过对半导体硅片的电泳磨削试验，表明弹性模量小的磨具能更有效地降低工件表面粗糙度。     

超硬涂层磨削工艺实验研究

针对核主泵关键部件材料镍基碳化钨涂层,采用三种磨粒粒度金刚石砂轮进行平面磨削试验,研究工艺参数、磨粒粒度对涂层材料磨削力、表面粗糙度和表面残余应力的影响规律。实验结果表明:不同粒度砂轮磨削时,随着磨削深度和工件进给速度增加,法向磨削力和切向磨削力均逐渐增大,表面粗糙度值呈现先增大、后减小再增大的趋势,平行和垂直磨削方向的表面残余压应力逐渐增大,且垂直磨削方向应力值更大。综合考虑磨削力、表面粗糙度、磨削表面残余应力和磨削加工效率,600目砂轮具有较好的加工效果,其对应的优化磨削参数为:磨削深度为10μm,工件进给速度为8 m/min。     

碳纤维复合材料超声磨削工艺的研究

在总结国内外大量文献资料的基础上,利用自行研制的超声振动系统对碳纤维复合材料进行了磨削试验,研究不同加工参数对切削力和工件表面质量的影响,并对超声磨削机理进行了分析。结果表明:随着主轴转速的加快,切削力和表面粗糙度值减小;随着切削深度的增大或进给速度的加快,切削力和表面粗糙度值增大。与传统磨削加工相比,在加工参数相同的条件下,超声辅助加工时工件所受的切削力和表面粗糙度值更小。     

小孔径工件内孔的磨削

一、问题的提出 小孔径工件内孔的磨削加工是要修整孔的形状和尺寸,并达到要求的表面粗糙度,它和其他磨削加工相比主要存在以下问题。 (1)由于内圆磨削的砂轮直径小,转速受到内圆磨具的限制,不容易选用较高的线速度,这样磨削效率低,表面粗糙度值较高。 (2)在高转速情况下,容易出现共振,使磨削情     

开式砂带磨削参数对表面粗糙度影响的分析与优化

根据砂带磨削的原理设计了开式接触轮式砂带磨削装置,并将其应用于普通车床,对机械加工中较难加工的细长轴进行砂带磨削试验。通过试验分析了砂带转速、工件转速、磨削深度等因素对工件表面粗糙度的影响,并对磨削参数进行优化。结果表明在车床上采用开式接触轮式砂带磨削装置对细长轴进行精加工,能有效地降低表面粗糙度。在工件转速nW=1 000 r/min、砂带转速nS=3 r/min、磨削深度ap=0.07 mm、纵向进给速度f=0.02 mm/r条件下,能获得最优的表面粗糙度Ra0.48μm。     

一种管内壁自动清淤器磁转子的特性

物料传输管道的结垢一直是有色冶金行业突出的问题，影响了生产工艺要求和生产过程的自动检测。采用非接触的磁力驱动技术能实现对关键管路内壁进行高效螺旋清洗。围绕研制的一种新型自动清淤器，以设计出一种高性能磁力驱动转子为目标，对内外磁转子结构参数进行了优化，并以磁场的有限元分析为基础对磁转子的磁路、转矩和耦合机理等特性进行分析，为自动清淤器设计提供理论依据。     

超导转子旋转驱动装置设计

设计了一种基于迈斯纳效应的超导转子旋转驱动装置,利用驱动装置的定子线圈产生的磁场在空心转子内壁窗口产生的转动力矩驱动转子旋转。对超导转子旋转驱动力进行了有限元分析,结果表明,驱动力矩近似与驱动电流的平方成正比。在4.2 K温度、30 Pa气压下进行了转子旋转实验,30 A驱动电流下转子转速达到了8512 r/min。实验结果为进一步优化装置运行参数及提高转子旋转稳定性奠定了基础。     

Superhigh-vacuum linear asynchronous motor with rolling rotor and magnetic-flux concentrators

The analytical method permitting to calculate the super-vacuum linear induction motor with rolling rotor and magnetic flux concentrators has been presented. It is based on analogue approximation of orthotropic mediums. The electromagnetic torque is calculated according to differential performances of electromagnetic field obtained by considering the configuration of magnetic flux concentrators.     

一种磁场控制成形的砂轮制备方法

提出了一种基于磁场作用来实现磨粒规则排布的砂轮制备方法,设计了金刚石微粉砂轮成形装置,并对其磁路及环形磁场分布进行了仿真。观察了环形磁场的分布状况,制作了磁控砂轮,并用制作的磁控砂轮磨削了碳化钨试件。试件表面粗糙度Ra达到了29nm,与非磁控砂轮相比,表面质量得到了明显提高。     

电磁铁与永磁铁研磨铝合金管件内表面的对比研究

为了改善管件内表面质量,避免内部辅助磁极与管件内表面产生相互摩擦,提出采用电磁场驱动辅助磁极研磨管件内表面的方法。通过直流电磁铁交互作用,形成电磁场,从而使得管件内部辅助磁极与外部磁场形成闭合回路。利用Ansoft软件分析电磁场在不同工作状态下产生的磁感应强度。在电磁场作用下,内部辅助磁极转动,带动新的磁性研磨粒子参与研磨,避免出现相互摩擦现象,进一步提高了研磨质量。在永磁场作用下,添加圆柱形辅助磁极研磨25 min,6061铝合金管内表面粗糙度由原始的Ra 0.791μm降低到Ra 0.197μm;在电磁场作用下,添加圆柱形辅助磁极研磨25 min,6061铝合金管内表面粗糙度由原始的Ra 0.791μm降低到Ra 0.153μm,提高了研磨质量。圆柱形辅助磁极在电磁场作用下,能够有效去除管件内表面的沟状纹理、凹坑等缺陷,解决了辅助磁极与管件内表面相互摩擦的问题,表面质量得到明显改善。     

A novel surface shear viscometer

A novel rotary viscometer--developed for the determination of rheologic properties of liquid/air interface layers--is presented. The instrument can be used to measure the shear viscosity and the shear elasticity of liquid surfaces. It contains a rotor floating on the liquid surface which is rotated by means of an electromagnetic torque. A torsion filament is used to calibrate the applied torque. The viscosity data are obtained on the basis of the Navier-Stokes equation solved for the rotation of a cylinder touching the surface of water and submerged into the water. The time behavior of the surface viscosity of films gradually formed from solutions of some proteins as well as their activation energy is presented.     

Analytical model and finite element computation of braking torque in electromagnetic retarder

An analytical model has been developed for analyzing the braking torque in electromagnetic retarder by flux tube and armature reaction method. The magnetic field distribution in air gap, the eddy current induced in the rotor and the braking torque are calculated by the developed model. Two-dimensional and three-dimensional finite element models for retarder have also been developed. Results from the analytical model are compared with those from finite element models. The validity of these three models is checked by the comparison of the theoretical predictions and the measurements from an experimental prototype. The influencing factors of braking torque have been studied.     

基于子域法的双励磁双调制轴向式磁场调制永磁齿轮磁场分析

轴向式磁场调制永磁齿轮(AFMPMG)存在轴向及切向漏磁严重及转矩密度偏低等问题。在AFMPMG基础上引入了一个外调磁环,使之构成一种双励磁、双调制的AFMPMG(DEM-AFMPMG)结构,由于DEM-AFMPMG低速永磁转子夹在内、外两个调磁环之间,因此可将AFMPMG轴向及切向漏磁通转化成有用谐波,从而增大DEM-AFMPMG输出转矩及转矩密度。虽然3D有限元法计及了永磁齿轮端部漏磁,具有计算精度高等优点,但同时也使计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长,针对此,提出了一种基于子域法的计算DEM-AFMPMG气隙磁场及电磁转矩数学模型,该方法可将3D模型等效为2D模型,但包括了3D模型的所有因素。算例计算结果表明,基于子域法模型的计算精度与3D有限元法的计算精度相当(气隙磁通密度及电磁转矩的计算误差均不大于5%,转矩密度的计算误差不大于1.5%),但子域法模型计算速度更快,且易于实现计算机程序化,更有利于DEM-AFMPMG的结构参数分析与优化。     

小型力矩电机波动力矩的测量

综合考虑现有无刷直流力矩电机波动力矩动静态测量方法的不足,提出了一种精确测量力矩电机波动力矩的方法。分析了力矩电机波动力矩经典测量方法的误差来源,根据力矩电机分体式的结构特点和可以长期堵转的性能特点,提出了采用电机定子相对转子旋转测量波动力矩的方法。在力矩电机转子堵转的状态下,通过外力旋转定子,测量电机堵转力矩的波动值,从而有效减少测量过程中惯性力矩和摩擦力矩引入的误差。根据提出的测量方法搭建了一套波动力矩测量装置,使用蜗轮蜗杆机构实现了定转子的相对旋转,并对测量装置进行了校准实验。实验结果表明,对于量程为0~1Nm的装置,其测量准确度可达0.3%,线性度为0.1%,基本满足无刷直流力矩电机对波动力矩测量的精度要求。     

混合定子铁心再制造电机应变数值仿真与转矩不平衡分析

提出将永磁电机的机壳、端盖、转子等零部件留用,定子铁心更换为由非晶合金叠片和硅钢叠片轴向混合叠压而成的混合定子铁心的永磁电机再制造方式。以一台混合定子铁心再制造电机为对象,分析了电机的空载气隙磁密轴向分布规律;计算了非晶合金定子和硅钢定子对应的径向力密度,应用电磁机械耦合模型对再制造电机应变进行数值分析;研究了再制造电机单位电磁转矩轴向分布规律,给出了再制造电机电磁转矩计算公式,发现了非晶合金定子和硅钢定子对应电磁转矩不相等引起的转矩不平衡现象,分析了转矩不平衡对转子铁心的影响。制作了再制造电机并进行了振动试验,试验结果证明了分析的正确性。