永磁型电主轴多频率振动的主动控制

为了有效抑制由砂轮质量不平衡及外部干扰引起的永磁型电主轴转子系统砂轮端的多频率成分振动,在无轴承永磁电机径向磁悬浮力产生原理的基础上,提出了一种基于最小方差快捷分块(FBLMS)的自适应滤波的永磁型双绕组电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动的主动控制方案。首先研究了双绕组永磁型电主轴结构及工作原理和径向控制力的模型,借助有限元法建立了永磁型电主轴柔性转子系统的动力学模型,分析了控制电流的不同成分对永磁体涡流损耗及电机定子铁损的影响,设计了永磁型电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动的主动控制系统,结果表明,提出的永磁型电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动控制方案具有明显的控制效果。     

电机后置式电主轴的结构优化

针对某型号的电机后置式电主轴加工精度低、振动大、温升高等缺点,对后置式电主轴进行了优化设计,在主轴末端增设一个小尺寸轴承,对改进前、后的电机后置式电主轴进行振动特性的比较分析。结果表明,在末端增设一个小尺寸轴承后,电机后置式电主轴振动值变小,运转精度提高,径向跳动和轴向窜动明显减小。     

永磁同步电主轴齿槽转矩与永磁体形状关系的研究

在数控机床领域,永磁同步电主轴的应用越来越广泛。为提高其工作精度,需要控制齿槽转矩。齿槽转矩是由气隙变化、永磁体形状和定子槽形式决定的。对表面式永磁同步电主轴进行了有限元仿真分析,通过优化永磁体的形状和极弧系数减小了永磁同步电主轴的齿槽转矩。结果表明:内倒圆式永磁体可减小齿槽转矩脉动。     

高速电主轴振动的分析研究

高速电主轴是现代数控机床的核心功能部件,其振动是影响机床系统振动的主要诱因之一,同时也是衡量电主轴动态性能好坏最直接的指标。通过分析影响电主轴振动的主要因素,归纳提出减小电主轴振动的有效方法。     

计及刀具影响的高速电主轴系统动力学特性研究

首先建立了轴承模型和转子模型,进而分析了高速电主轴壳体、轴承、主轴和刀具之间的连接关系,建立系统动力学模型,推导电主轴不同部位到刀具处的传递函数。然后以D62D24A型高速电主轴为例,分析转速对轴承动态支承刚度的"弱化"作用,计算系统装有刀具与未装刀具时的第一阶径向振动固有振型,理论分析并且实验验证高速电主轴静态和动态情况下系统装有刀具和未装刀具时第一阶径向振动固有频率的变化趋势。最后得到系统的固有特性受到转速和刀具双重"弱化"作用的结论。     

高速飞轮试验机电主轴运转性能的试验研究

绍了一种高速飞轮试验机电主轴,研究了电主轴在通过4阶临界转速过程中的的振动情况。提出一种利用弹性支承的轴承支承方式,对比轴系分析结果和单径向弹性与轴径双弹性支承条件下的主轴振动可知．弹性支承对轴系的临界转速影响较小,但可以减小振动,并且轴、径双向弹性支承比纯径向支承振动更小。     

新型分段定子开关磁阻电机转矩增强和径向力减小的分析研究

开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域，然而与永磁电机相比，其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机，并在每个定子块两侧增设永磁体，构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。首先介绍了拓扑结构和原理，磁路等效法证明了永磁体对气隙磁通加强作用，同时通过有限元仿真得出永磁体对转矩密度的影响并得出优化永磁体厚度。其次建立外转子齿顶开槽模型分析径向力减小的原理，同时对不同槽口宽度和深度模型仿真分析，得到优化尺寸。最后仿真表明，分段定子混合励磁开关磁阻电机的平均转矩提高了34.2%,转矩脉动下降了19.3%,定转子重叠区间的径向力波降低了12.5%,有效降低了径向力，改善了振动噪声。     

永磁同步电主轴电磁振动研究

建立了永磁同步电主轴电磁场和电磁振动有限元仿真模型,借助MATLAB软件对振动仿真结果进行频谱分析,得到了电磁力波的波次和频率。将仿真结果与实测加速度频谱进行比较,验证了该有限元模型的实用性。分析了永磁同步电主轴电磁振动产生机理。确定了电磁振动产生的原因是径向电磁力引起的电主轴定子的共振。提出电磁力波形重构的分析方法,消除了与定子结构固有频率相近的谐波成分,从而降低了电主轴的电磁振动。为永磁同步电主轴减振研究提供了一种新的方法。     

基于热变形分析的液体静压电主轴系统参数优化

液体静压电主轴系统的热变形严重影响机床加工精度,有必要对电主轴系统热变形的影响因素进行分析,以减小系统的热变形量。利用有限元法,分析在工艺参数和结构参数不同取值条件下某液体静压电主轴系统的热变形情况,重点分析冷却水流量、轴承供油压力、主轴转速、轴承结构参数对主轴热变形的影响。结果表明,电主轴系统的最大变形出现在主轴前端安装砂轮处;冷却水流量和供油压力的改变对主轴前端面径向最大热变形的影响规律显示,当冷却水流量和供油压力达到一定值时,系统的热变形已得到有效控制,若再增大冷却水流量和供油压力,热变形量减少的幅度较小;在不同的主轴转速下,润滑油的流动状态不同,润滑油在紊流条件下的主轴前端面径向最大热变形超过层流条件下的2倍。运用均匀设计试验,得到轴承长径比和轴承轴向封油边长度的优化参数值,使主轴前端面径向最大热变形控制为最小。     

预载荷在线控制电主轴振动特性的试验研究

为实现对电主轴振动特性进行主动控制并改善其运行过程中的动态性能,利用所研制的预载荷可调整电主轴,搭建了电主轴振动特性在线控制试验平台,基于该平台,开展了轴承预载荷在线控制条件下电主轴振动特性的试验研究.试验结果表明:电主轴转子系统的1～5阶固有频率随轴承预载荷的增大而提高,其中2阶固有频率受轴承预载荷的影响最大;在同一...     

高精度无心车床主轴系统动力学建模研究

针对无心车床加工时主轴系统的振动导致加工精度不足的问题,该文以无心车床主轴系统为研究对象,考虑了实际加工中存在的棒料s弯问题,建立了主轴系统动力学模型,并在simulink中进行了动力学分析,得到了主轴在径向1(x向),径向2(y向),轴向(z向)振动信号。通过对主轴参数轴承游隙的改变来观察主轴x方向,y方向,z方向振动的变化趋势,以及改变轴套磨损量来观察主轴z方向的振动变化趋势。分析结果表明,主轴在三个方向上的振动z向最大。最后将试验信号与模型信号进行对比分析,振动实验值与理论值的误差均在5%以内,所得实验结果与模型结果基本一致,z向振动最大,可通过调整主轴参数来提高加工精度,验证了所建立模型的准确性。     

径向电涡流阻尼器对柔性转子系统振动的控制

为了抑制转子系统的振动和研发高性能的转子系统振动主动控制执行元件,基于电涡流原理提出了一种新型的转子系统径向电涡流阻尼器,在一个带有双盘的柔性转子系统上详细地测量了不同磁场强度条件下径向电涡流阻尼器支撑的转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道以及在慢加速运行过程中的不平衡响应曲线,并进行了利用径向电涡流阻尼器对转子系统的振动进行分段和比例控制的有效性试验。结果表明了这种新型的径向电涡流阻尼器不仅具有结构简单、无需流体介质、无机械接触等特点,而且其动力特性还容易控制,在设计合理的条件下能够显著地减小转子系统的振动,是一种被动和主动兼备具有良好发展和应用前景的转子系统阻尼结构。     

绕管式换热器管束模态试验

通过建立绕管式换热器模态试验测试系统,研究缠绕管的固有振动特性.根据缠绕管的几何特性不同,将缠绕管划分为曲管与绕管.在同一测试位置,曲管两方向上的固有频率接近,阻尼比总体上分布在1.1％附近.靠近收口段的绕管固有频率远大于中间绕管区域,并且在各测点位置,径向的固有频率均略大于轴向的固有频率,表明绕管沿换热器轴线方向更易...     

Vibration control of the axisymmetric spherical pendulum by dynamic vibration absorber moving in radial direction

In the current paper, a dynamic vibration absorber (DVA) is proposed to suppress the vibration of the axisymmetric spherical pendulum. The proposed DVA can reduce the bi-directional vibration of the pendulum by one mass, which moves in the radial direction (up and down). The global stability of the system is analyzed using the Lyapunov function. The proposed DVA is proven effective, especially for the suppression of large vibration. The DVA natural frequency should be tuned to twice as that of the axisymmetric spherical pendulum. The effectiveness of the proposed DVA is demonstrated through an example of liquid sloshing reduction in a cylindrical tank.     

差动变压器式位移传感器及其在磁悬浮轴承中的应用

针对差动变压器式位移传感器的性能及其在磁悬浮轴承中的应用,理论分析传感器与磁悬浮轴承转子之间加入不同隔层时对传感器输出的影响;对传感器进行静态和动态标定,并将其应用于2自由度和5自由度磁悬浮轴承试验台进行静态和动态悬浮。研究结果表明：该传感器测试范围在–0.5～＋0.5 mm时,线性度可达±1.38%,灵敏度为20.18 mV/μm,截止频率在800 Hz左右;理论分析加入非导磁隔层不影响传感器性能,但实际中涡流、漏磁等多方面原因将影响传感器的静动态性能;在2自由度试验台上实现磁悬浮转子2自由度的静态悬浮,不加入隔层时转子的静态位移振动峰峰值小于5 μm,加入隔层时转子的静态位移振动峰峰值小于10 μm;在5自由度试验台上实现了磁悬浮转子的高速旋转,转速为30 kr/min,不加隔层时转子两端的径向振动峰峰值为25 μm,加入隔层时转子两端的径向振动峰峰值为25 μm,但波形没有不加隔层时规则。研究结果为差动变压器式位移传感器的设计,并将其应用于磁悬浮轴承系统中提供一定的理论和试验基础。     

汽轮发电机组叶片—轴耦合系统动力响应问题研究

为了深入研究汽轮发电机组叶片弯振和轴扭振在外界扰动下的耦合振动响应问题 ,提出了阻抗匹配法。该法可以用来分析具有任意多个叶片数目的叶片—轴耦合系统动力响应问题 ,可以计算耦合系统稳态或瞬态响应。研究结果表明叶片弯曲振动和轴扭转振动之间具有很强的耦合性。耦合系统中叶片弯振固有频率降低而轴扭转固有频率增大 ,在外界扰动作用下两者会同时被激发出来 ,叶片根部所承受的力和力矩在短时间内有可能会达到一个比较大的峰值 ,从而影响到叶片的安全稳定运行     

电梯振动综述及其导轨测量方法的探讨

电梯是一个复杂的机电系统,由于设计制造,安装调试,以及运行损耗、磨损等方面的原因,会造成系统运行不平稳,即产生振动现象。这些振动若不及时消除,就容易产生各类故障,带来安全隐患。综述性的介绍电梯振动进行时振动产生的原因,介绍各类传统与现代的测量方法,提出未来电梯振动测量的方向。     

基于视觉位感条纹的转轴裂纹缺陷检测

裂纹缺陷是转轴系统中常见的故障形式,裂纹的呼吸效应会改变转轴的动态特性,使转轴的径向振动信号中出现倍频分量。提出一种基于单目视觉位感条纹振动测量原理的转轴裂纹缺陷检测新方法,可实现转轴振动信号的高效测量和裂纹缺陷的快速检测。分析了含裂纹转轴系统的动力学方程,并系统描述了单目相机成像条件下采用位感条纹图案实现转轴径向二维振动测量的原理,建立了成像位感条纹动态编码参数与转轴径向振动位移之间的数学模型。通过与传统基于两路电涡流传感器测量系统的试验对比分析,验证了本方法测量结果的精确性。分析转轴系统在不同转速下径向振动中的频率分量,当转速接近1/2临界转速时,2倍频信号非常明显,且其幅值接近转频幅值,可实现对于转轴系统中裂纹缺陷的有效检测。     

Characteristics analysis of aero-engine whole vibration response with rolling bearing radial clearance

For the influence of rolling bearing radial clearance on the whole vibration in the aero-engine whole system, a real engine rotorbearing- casing whole model is established. The rotor and casing systems are modeled by means of FEM; the support systems are modeled by lumped-mass model; rolling bearing radial clearance and strong-nonlinearity of Hertz contact force at four different supports are considered. The coupled system response is obtained by the numerical integral method. The characteristics of the whole vibration response are analyzed. For rolling bearing at a typical support, the rotor, outer ring of rolling bearing and casing response characteristics at different rotating speeds are analyzed. The changing law of contact forces for each ball and the global contact forces at different speeds are analyzed. The influence of the radical clearance on the contact forces on the whole vibration is analyzed. The results show that the contact forces will be larger and the acceleration amplitude jumps obviously when the radial clearance is increased, and due to the variable stiffness of the rolling bearing, the natural frequency will appear when the stiffness changes fiercely, that is frequency-locked phenomenon. When the radical clearance is larger and the rotating speed is between two critical speeds, the rotor squeezes the outer ring now and then. Reducing the radical clearance can reduce the whole vibration and increase the rotor’s stability.     

The possible role of arterial radial vibration in heart rate and blood pressure matching

MOTIVATION: This study tests if the 'oscillating spring' analogy for the radial vibration of the arterial wall can help to describe the relationship between the heart rate (HR), the blood pressure (BP), and properties of the arterial wall when different types of stimulation are applied on the cardiovascular system. It may help to suggest a possible role for arterial radial vibration in the association between the arterial stiffening and hypertension. METHODS: Either mechanical stimulation was applied (0.5-mmHg pressure variation) to Wistar rats by at near-HR frequency (group A) or administered Propranolol (2mg/kg i.p.; group B), and measured HR and BP simultaneously. RESULTS: In both groups, HR and BP were noted to change in the same direction (r2 = 0.72 and 0.62, respectively; p both < 0.05 by F-test). ANCOVA was performed on these two regression lines, and it was found that there was no significant difference between them (p > 0.3). CONCLUSION: In both groups, changes in haemodynamic parameters can be explained by the 'oscillating spring' analogy for the radial vibration of the arterial wall. This illustrates that, when facing various stimulations, it may be an important regulatory mechanism for the heart and the arteries to restore their frequency-matching condition in order to improve the arterial transmission efficiency. Paying more attention to the radial movement of the wall may therefore help to suggest a novel explanation of the mechanism that underlies the bidirectional relation between hypertension and arterial stiffening.