电磁轴承数字控制系统设计及实现

电磁轴承系统的刚度、阻尼是可调的 ,所以 ,其动态性能与采用的控制器有关 ,有可能获得最优的控制策略。本文在原有模拟控制系统的基础上 ,采用 DSP技术 ,设计了一种新的数字控制系统 ,着重从控制器硬件、软件结构方面进行了讨论 ,并予以系统实施。采用工业控制专用的 DSP芯片、集成的 A/ D和数字 PWM控制输出接口 ,提高了数字控制器的速度和可靠性 ;控制器串口的设计使得其过程监控和状态分析更为方便 ;使用简单的数字 PID算法 ,实现了 8.5 kg转子的五自由度稳定起浮和旋转。这种数字控制系统可作为开发和实施实时控制策略、进行电磁轴承产品工程化的实用平台 ,也可以替代现有的模拟控制系统。     

基于超声和图像的法向刚度测量方法分析

工程应用中接触界面法向刚度的检测一般采用超声法和图像法,但是采用不同检测方法对结果的影响并未深入研究。设计并搭建了一套能同时进行接触界面法向刚度超声和图像测量的实验平台,实验结果表明图像法检测刚度结果低于超声法,更接近于仿真结果。从实验原理上分析了不同检测方法对结果的影响,更深入地分析了接触界面测量机理,为工程应用中结合实际工况选用合适的检测方法提供参考。     

智能动力装备的全生命周期诊断 和服务技术与系统研制

动力装备作为复杂机电系统具有应用范围广、连续作业、点多线长、危险因素众多的突出特点,针对目前动力装备存在的全生命周期监测诊断技术缺乏、智能化水平不高、服务支持不足的问题,研究开发了智能动力装备的全生命周期监测和服务支持系统。围绕动力装备全生命周期监测诊断和全生命周期性能优化、维修备件服务构建系统平台,研究了系统中的信息采集管理,动态自适应监测,健康状态预示与评估,故障预警和快速智能诊断、转子远程及现场快速动平衡维护以及智能维修决策等关键技术,最后在用户企业构建动力装备产品全生命周期监测与服务支持的示范基地,为客户提供诊断分析、状态评估、全生命周期设备管理、维修决策支持服务。     

面向机床的可重构监测诊断系统开发与应用

提出了一种基于"系统引擎+功能组件"的监测诊断系统平台架构,并针对机床4大功能部件模块,设计了3类(振动、功率和声发射)嵌入式监测单元,以强化底层监测信息获取的实时性和灵活性。笔者还开发了一系列机床常规监测诊断组件,并针对具有特殊监测诊断需求的数控机床功能部件,开发了相应的特殊功能组件,通过对功能组件的封装和加载实现具有特定需求的机床监测诊断系统,并在秦川磨床厂和大连机床厂进行实际应用。     

提高电磁平衡头运行平稳性的开槽法

电磁平衡头是近十几年出现并发展起来的一种新型在线动平衡装置。由于其磁性盘为一内齿轮结构,其与永磁体之间因此存在齿槽转矩,影响平衡头运动的平稳性。本文设计了一款电磁平衡头,分析了其运行原理,同时基于Ansoft-Maxwell软件计算了其齿槽转矩和电磁运行转矩。借鉴永磁电机的齿槽转矩抑制方法,采用在磁性盘端面开设矩形槽的方法,研究了不同开槽方案对平衡头电磁转矩即运行平稳性的影响。研究表明,当励磁电流较小时,在齿状磁性盘上开一个或多个一定尺寸的矩形槽时,可一定程度上提高平衡头运行平稳性。     

车铣复合加工中心电主轴的稳定性分析和实验研究

电主轴单元是车铣复合加工中心的核心功能部件.利用ANSYS对电主轴系统完成了自由模态以及两种考虑轴承支承的约束模态分析.并针对电主轴单元进行了现场实验,测得主轴实际模态.综合分析理论计算与实验结果表明计算的自由模态与主轴实际模态区别较大,模态分析时必需考虑轴承的支承作用,并且用两组弹簧才能很好地模拟QBC型角接触球轴承组的支承约束.设计的电主轴满足工作要求.     

精密成形磨齿机砂轮主轴系统的结构优化分析

以精密成形磨齿机的砂轮主轴系统为研究对象,应用基于有限元理论的ANSYS软件,建立了有限元三维仿真计算模型,研究了不同的轴承支承方式,得出了砂轮主轴静刚度与轴承刚度的非线性关系;分析了不同轴承组配方式的受力不均现象,明确了它们的优缺点;进行了基于静刚度的支承跨距优化计算,指明了跨距优化的方向;应用模态分析的方法计算出了主轴系统的各阶固有频率及其振型。基于上述研究,完成了对砂轮主轴系统的静动态特性的分析,形成了一整套的结构优化分析技术,提出了具有实际意义的结构优化意见。     

转子单平面在线主动平衡影响系数表法建模及仿真

针对单平面单测点转子在线主动平衡问题,提出一种采用影响系数表的智能平衡策略。建立了转子在线主动平衡影响系数表法的数学模型,探讨了平衡控制的稳定性,设计了平衡算法的实现方案。开展了转子单平面单测点在线主动平衡影响系数表法的数值仿真,对转子系统初始影响系数准确和不准确情况下在线主动平衡迭代过程给出了量化分析结果,通过影响系数表法与自适应、自校正算法的对比,证明了文中所提出的方法对于工作状态稳定的转子系统是可行的,它能够显著提高在线主动平衡的效率。     

滚动轴承支承的柔性转子系统的非线性动力学分析

研究滚动轴承支承的柔性转子系统的非线性动力学特性。建立柔性转子系统的有限元模型,研究不同轴承间隙系统的稳定性及分岔行为。在转子系统中考虑Hertz接触力,以及由转子质量偏心引起的不平衡力,用数值积分的方法得出系统间隙量在不同区域内的轴心轨迹、Poincaré映射图以及时域图。研究结果表明:在间隙较小时,系统表现出丰富的非线性现象,随着间隙的增大,系统的失稳区域也随之增大。     

非线性电磁力作用下的转子不平衡响应和界限碰摩转速

对于电磁轴承支撑的转子系统,其动力学性能在很大程度上受到各种非线性因素的制约,如力与位移间的强非线性关系,有限的控制电流等。这些因素的近似线性化虽然简化了分析过程,但所得结果可能 与工程实际偏离较大。本文讨论了由于电磁力和功放输出电流的非线性特性给转子系统不平衡响应造成的影响,即转子的碰摩,并定义了系统的界限碰摩转速,给出了数值仿真结果,在此基础上讨论了提高系统碰摩转速的途径。