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磁悬浮转子回转误差的测试技术研究

王凯  
【摘要】: 高速、高精度已成为当前机械装备的发展趋势。旋转机械作为机械装备的重要组成部分,受到越来越多的重视。论文以磁悬浮主轴为研究对象,对转子回转误差的测试技术与数据处理展开了理论和实验研究,对分析影响回转误差的因素,提高转子精度的改进设计具有重要的意义。 提出了一种采用双传感器构造复函数的回转误差分析测试方法。研究了复函数FFT算法,利用该算法可将转子偏心运动描述成为在复平面内的一个旋转矢量,使得通过矢量的幅值与相位参数可以区分转子的静不平衡与动不平衡,这对转子回转误差分析具有重要的意义。 分析了整数频率分量及准周期频率分量对刀具回转型、工件回转型加工方法的影响,并给出若干对被加工表面影响的仿真结果。以此为基础,提出了基于形状公式法与敏感方向法绘制圆图像的回转误差评价方法。 针对非接触式测量时传感器选择问题,系统地研究了回转误差测试中的均化效应。从理论和实验两个方面对均化效应的幅频特性进行了研究,获得了均化效应的衰减特性,以此为基础给出了回转误差测量时传感器的选择原则。 在分析磁悬浮转子回转误差特点的基础上,将分形理论引入回转误差分析中,通过对转子回转运动轨迹的分维数计算及相空间重构,获得了磁悬浮转子回转误差的分形特征,结果表明:若转子受具有固定周期的干扰越大,则分形维数越小,若无非常突出的干扰因素影响,则分形维数就越大。 提出了基于分数布朗运动进行磁悬浮转子回转误差预测的方法,结合R/S分析,对回转误差运动的稳定性进行了系统研究,给出了Hurst指数以及Vn~LOG(n)曲线的计算方法及相应算法,实验证明该方法可以有效地进行转子回转运动稳定性的预测。 结合上述研究,在本研究室磁悬浮主轴上进行了大量实验,实验结果表明所提方法的有效性和可行性,为转子回转误差分析提供了新的途径。


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