收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高速机床主轴内置式双面在线动平衡装置及关键技术研究

张仕海  
【摘要】:高速加工技术作为一种先进、实用的制造技术,正成为制造业的主流,并以其独特的优点得到了世界各国的普遍关注,具有强大的生命力和广阔的应用前景。由于高速主轴的转速很高,即使微小的动不平衡量,也会产生很大的离心力,引发振动,进而对机床的可靠性、使用寿命、加工精度等方面产生不利影响。因此,动平衡是高速、高精密数控机床生产、制造过程中必须解决的一个基本问题,其优劣程度直接决定机床的工作性能和使用寿命,对高速机床产品的质量产生巨大影响。 机床主轴在线动平衡技术具有避免频繁开关机试重,提高平衡效率和精度,同时可根据机床加工工况的改变而对不平衡量实施自动平衡等优点。因此在线动平衡具有其它平衡方法不可替代的优势。是高速、高精密数控机床和加工中心首选的平衡方式。 本文以主轴系统动力学等相关理论知识为基础,以实现高速机床主轴系统高精度在线动平衡为目的,围绕机床主轴系统动力学建模及仿真,不平衡振动信号的提取,内置式在线动平衡装置及其控制系统的开发,实验效果及误差分析,双面在线动平衡在柔性主轴上的拓展应用等关键问题开展研究。论文主要内容包括以下几个方面: (1)机床主轴动力学建模及其仿真。以转子动力学理论为基础,建立高速机床主轴系统动力学数学模型,运用Labview语言设计系统仿真程序。通过系统仿真对机床主轴动力学特性进行初步分析,给出双平面影响系数以及不平衡校正量沿主轴轴向分布规律等曲线。讨论了最佳校正面的选取、不平衡量大小选取等相关问题。提出一种基于系统影响系数相位差的最佳校正面的选取方法。 (2)机床主轴不平衡振动信号的提取。测量主轴径向振动信号并准确地提取不平衡振动信号是实施不平衡振动控制的前提。为提高主轴不平衡振动信号提取的精度,本课题提出首先分离出主轴测点处的形状误差,然后采用经验模态分解与最小二乘拟合相结合的基频信号提取方法。论文采用理论研究与仿真分析相结合的方法,分别从数理统计法在主轴形状误差分离中的应用,最小二乘法对主轴基频振动信号的拟合及其效果分析,经验模态分解及其自适应滤波原理等方面开展研究。为提高经验模态分解的滤波效果,课题提出采用相关函数对信号中异常事件进行处理的方法。文中分析表明,方法的综合应用能够有效地提高不平衡振动信号的提取精度。 (3)双面在线动平衡装置及其控制系统设计。针对高速机床主轴的结构特点,提出一种气动盘式在线动平衡装置的结构理念,并针对装置的功能实现、整体结构、硬件控制系统、关键部件的设计或选取等方面开展研究。根据系统的功能要求,采用Labview与Matlab语言混合编程技术,针对信号采集、信号分析与处理、平衡试重、自动监控系统、控制信号输出等方面展开设计研究。 (4)实验数据及平衡误差分析。为检验所设计的双面在线动平衡系统的实用性,课题针对平衡盘定位精度、影响系数测算及动平衡效果等方面开展实验研究。并从测量误差、平衡盘位置调整误差、平衡盘固有不平衡量误差、平衡盘与主轴的配合间隙、平衡盘质量分布误差、传感器安装误差等方面分析各种误差对系统平衡精度的影响,并提出一定的改进措施。 (5)当工作转速接近或者高于转子系统第一阶临界转速时,应当按照柔性转子来对待。考虑到课题所设计双面在线动平衡系统的通用性,课题在对柔性转子动平衡方法进行分析的基础上,提出一种用于在线动平衡的自适应增益调度控制法。并在理论分析的基础上通过仿真及实验对该方法的平衡效果进行验证。 论文整体从实际应用出发,开展高速机床主轴双面在线动平衡关键技术的研究,论文在不平衡振动信号的提取、动平衡装置及其控制系统的开发等方面取得了一定的阶段性成果。然而,由于系统的复杂性,系统在某些方面的研究还需要进一步完善或改进。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 伍良生;李俊;肖毅川;周大帅;;基于盘状加工件在线动平衡技术的研究[J];北京工业大学学报;2011年06期
2 李媛媛,徐浩;高速机床主轴用陶瓷球轴承动态性能研究[J];现代零部件;2004年08期
3 池抚新,韩存忠;动平衡技术在石化企业中的应用[J];沈阳化工;1999年01期
4 张文轩,任成祖;高速机床主轴用陶瓷球轴承性能分析[J];机床与液压;2004年02期
5 刘润良,张凯;动平衡技术的现场应用及分析[J];石油化工设备技术;2005年03期
6 丁艳;蒋兴奇;陈於学;西端伸司;;机床主轴及轴承技术的最新发展趋势[J];轴承;2006年04期
7 吴有生;;霍夫曼砂轮自动平衡装置的原理[J];汽车科技;1990年04期
8 王佩;砂轮现场平衡图解法[J];磨床与磨削;1997年04期
9 王玉金,赵韩,罗继伟;高速机床主轴支承系统轴承配置分析[J];制造技术与机床;2003年01期
10 钟莉蓉;王伟;;不平衡量的测试与应用[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年10期
11 籍红军;;离心泵叶轮静平衡及转子动平衡[J];煤炭技术;2007年12期
12 王文敏;霍海燕;杨小毅;刘浩;徐旺军;;数控铣床铣削高速叶轮不平衡量的工艺[J];风机技术;2007年06期
13 徐寅卿;砂轮平衡精度的测试计算法[J];制造技术与机床;1980年11期
14 杨振国;;解决贮木场到材卸车不平衡量差的方法[J];森林工程;1988年04期
15 史玉芬;;新型磨床平衡系统[J];现代制造工程;1988年09期
16 钟俊杰,詹恒发,姜维安;应用现场动平衡技术治理风机失衡振动[J];鞍钢技术;1994年11期
17 陈剑飞,李申,鲁太和,牛永生,吴隆;金刚石砂轮动平衡机制造及应用[J];金刚石与磨料磨具工程;1996年03期
18 符卫东;谢黎明;唐林虎;车鹏;;基于ANSYS的高速旋转刀具系统离心力效应的分析[J];组合机床与自动化加工技术;2006年03期
19 谢黎明;唐林虎;张季惠;;抑制高速旋转刀具系统不平衡量的方法研究[J];兰州理工大学学报;2006年05期
20 郑华山;滕向阳;贾志新;郭旭初;;立式旋转电火花线切割机床的振动分析与动平衡试验研究[J];机械工程师;2008年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘淑莲;郑水英;李强;;非线性转子系统的不平衡量的识别方法[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年
2 杨庆坤;张书明;阎楚良;伍良生;;一种高速主轴在线动平衡方法及其实现[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
3 胡蓉;黄树红;贺国强;张金平;李音;;转子动平衡首次试重相位的实验研究[A];2007年鄂、皖、苏、冀四省电机工程学会汽轮机专业学术研讨会论文集(湖北卷)[C];2007年
4 张召翠;郑水英;刘淑莲;;非线性转子轴承系统不平衡量响应的摄动解[A];第八届全国转子动力学学术讨论会论文集[C];2008年
5 王振忠;郑琳;郭隐彪;;超精密磨床系统振动监控及平衡技术研究[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
6 彭刚;史俊;唐振寰;宋迎东;;某小型高速转子临界转速及不平衡响应计算研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年
7 黄永强;;四缸凸轮轴孔精镗镗刀杆的制造[A];2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛——装备制造产业发展论坛论文集(上)[C];2009年
8 杨喜关;罗贵火;;气体动压轴承-转子系统的非线性动力特性分析[A];第八届全国转子动力学学术讨论会论文集[C];2008年
9 张小龙;江俊;;考虑定子质量和碰摩面刚度的转子/定子系统反向涡动失稳研究[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
10 章顺发;曹立和;吴义奇;吴尚荣;;DPF500型浓缩分离机整机快速动平衡的研究[A];91'全国包装和食品机械与食品加工学术讨论会/包装和食品机械专业学会第二届学术年会论文集(第一册)[C];1991年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张仕海;高速机床主轴内置式双面在线动平衡装置及关键技术研究[D];北京工业大学;2012年
2 张雅丽;摩托车曲轴组件动平衡检测系统的研究[D];天津大学;2005年
3 赵钧;飞行器动平衡测试技术的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 张健;动平衡测量的若干关键技术问题研究[D];浙江大学;2010年
5 陶利民;转子高精度动平衡测试与自动平衡技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 陶继忠;气悬浮立式转子动平衡技术研究[D];四川大学;2004年
7 赵庆亮;基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究[D];北京化工大学;2012年
8 刘淑莲;转子—轴承系统非线性特性研究及油膜振荡的在线消除[D];浙江大学;2004年
9 杨晓红;不平衡量信号的精密谱分析及其在砂轮动平衡测控仪中的应用[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
10 沈伟;旋转机械主动平衡技术及工程应用的研究[D];北京化工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘玉;高速机床主轴单元的动态特性分析及结构优化[D];青海大学;2012年
2 钱木;高速机床主轴动态特性分析[D];东南大学;2005年
3 周妙云;基于工控机的轮毂立式动平衡测量技术及其装置[D];浙江大学;2010年
4 石薇薇;虚拟动平衡法实现在线转子动平衡的研究[D];北京化工大学;2010年
5 张文军;全矢动平衡技术及应用研究[D];郑州大学;2011年
6 张志立;基于DSP的砂轮动平衡测控系统的研制[D];长春工业大学;2011年
7 王鹏;精密离心机动平衡系统的研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 任远;基于多CPU嵌入式系统的动平衡机数据处理与控制系统设计[D];同济大学;2007年
9 王宏亮;车轮动平衡技术应用研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
10 周苏波;主轴轴心轨迹测量和动平衡实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 记者 王学军;上海申克推出新型平衡机[N];中国船舶报;2006年
2 周婷;今夏全国拉闸限电将明显减少[N];中国信息报;2007年
3 秀荣;便携式振动测量装置[N];农民日报;2003年
4 特约记者 吴全喜;全国邮政绿卡网络二期工程启动[N];人民邮电;2000年
5 记者 张俊 通讯员 冀宝明 高燕侠;宣钢焦化厂煤气消耗再降[N];中国冶金报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978