机床主轴系统油膜阻尼器的工作可靠性分析

机床主轴系统采用油膜阻尼器时,若参数设计合理,主轴轴端振幅降低程度可接近最佳阻尼效果,同时不致因油膜阻尼器存在制造误差而减小主轴共振频率的提高幅度,从而保证了机床主轴系统中油膜阻尼器的工作可靠性。     

机床主轴系统采用油膜辅助支承的研究

本文对机床主轴系统采用油膜辅助支承进行了试验研究,通过试验及计算机模拟计算,确定出油膜辅助支承最优阻尼系数。将CA6140型车床主轴系统的中间滚动支承更换为油膜辅助支承后,其共振频率提高11Hz,轴端共振振幅降低48％,极限切削宽度提高40％。油膜辅助支承具有结构简单、成本低、工作可靠、安装方便等优点,可使主轴系统的动态性能及切削抗振性得到显著提高,对其回转精度及其它性能均有较好效果。     

基于有限元方法的液体动静压主轴系统数字化分析

轴承的支撑特性与主轴系统的动态特性直接影响着磨削加工质量,液体动静压主轴系统的动态特性主要体现在轴承的支撑刚度与阻尼.首先使用流体动力学分析技术对液体动静压轴承进行不同参数下的油膜承载能力、油膜温度场分析,进而使用动网格技术对油膜支撑刚度与阻尼进行分析.然后将所得到的支撑刚度与阻尼转化为等效模型应用到主轴系统动态特性有限元分析中,对主轴系统进行动态特性分析.最后采用实验方法测量主轴系统固有频率以验证分析方法的正确性.     

轴承-转子系统运动分析及主轴振动的相位控制

为限制高速运动过程中轴承转子系统的振动及提高机床加工精度,提出了通过控制可倾瓦轴承转子的振幅和相位以降低主轴前端振幅来达到提高加工精度的方法.建立了刚性轴转子系统的五自由度振动模型,并求出了转子系统振动的微分方程;通过流量平衡法求得可倾瓦轴承的供油流量,并离散雷诺方程求出了可倾瓦轴承的油膜力;通过欧拉法得出了可倾瓦轴承转子轨迹,并通过空间直线方程得出了主轴前端转子运动轨迹;通过电磁致动器作为辅助控制装置调节可倾瓦轴承转子的切向加速度和法向加速度.算例的仿真结果显示可倾瓦轴承转子的轨迹收敛成圆形,并减小了前后轴承的相位差,主轴前端振幅降低了60.26%.      

机床主轴的油膜减振支承对机床表面加工粗糙度的影响

机床加工粗糙度是衡量机床加工精度的一个重要指标。本文通过粗糙度切削试验,分析讨论了车床主轴油膜减振支承对其加工粗糙度的影响。在不同的切削参数下,油膜减振支承对表面切削粗糙度有不同的影响。本文还叙述了主轴性能的评价问题。     

高速机床主轴部件有限元分析

在对主轴部件分析模型进行研究的基础上,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承的方法,建立了主轴部件动力学分析有限元模型.分别建立了采用两组和三组弹簧阻尼单元,且弹簧阻尼单元沿圆周方向以不同角度布置的机床主轴有限元模型,分析了不同支承情况及弹簧阻尼不同布置角度对主轴模态分析的影响.在对比分析的基础上,确定了合理的分析模型.以沈阳第一机床厂研制和开发的CHH6125高速数控机床主轴为对象,对主轴部件进行有限元模态分析和谐响应分析,并将其和机床试验的结果进行对比,验证了有限元分析模型的正确性.     

机床主轴—轴承系统动态特性实验研究

主轴-轴承系统的动态特性是机床主轴部件优化设计的重要指标。本文对轴承结构型式及其周边零件对车床主轴频率响应的作用进行了实验研究。实验的测试结果表明工件-主轴系统的阻尼特性很大程度上受轴承结构型式及带轮安装方式的影响。尤其在一阶振型时双列圆柱滚子轴承的结构型式优于圆锥滚子轴承,但是在二、三阶振型时则劣于后者。主轴的阻尼能力借助于后端带轮的卸荷安装方式而得到改善。     

倒立式车磨复合机床运动精度的动力学

以倒立式车磨复合加工中心为研究对象,利用ADAMS软件构建了机床进给系统的多体动力学计算模型。通过对机床进给系统动力学仿真,得到主轴的位移、速度和加速度响应曲线,同时,分析了相关因素对机床运动精度的影响。研究结果表明:增大丝杠和轴承的轴向刚度以及导轨滑块之间的阻尼,减小鞍座质量都可以降低主轴进给运动的位移、速度和加速度波动,提高机床的运动精度。     

滑动轴承转子系统挤压油膜阻尼器最佳参数的设计与实现

尽管挤压油膜阻尼器具有明显改善转子系统振动特性的作用，合理确定挤压油膜阻尼器的设计参数却非易事，尤其是在复杂的轴承－转子系统情况下．文中介绍了一种行之有效的挤压油膜阻尼器最优设计方法——虚设振幅逆解法．利用该方法可以首先估算系统所需的最佳支承质量、支承刚度和支承阻尼，进而可以确定满足以上参数要求的挤压油膜阻尼器的结构参数．文中针对滑动轴承支承的单质量弹性转子系统，分别对普通挤压油膜阻尼器和静压挤压油膜阻尼器的２种情况进行了计算和分析     

多自由度线性阻尼系统与机床主轴部件动态性能的状态空间分析

本文首先应用现代控制理论的状态空间分析法求出了多自由度线性阻尼系统的无阻尼固有频率ω_n、有阻尼固有频率ω_d、衰减因子σ以及在不同的激励下系统的响应.然后,将此法用于研究机床主轴部件.计算表明,应用状态空间分析法求解系统的有阻尼固有频率ω_d是较迅速的.本文还指出,如将状态空间分析法与频率特性分析法相结合,对研究此类系统的动态性能是较为方便的.最后,讨论了有关的结构与参数对主轴部件动态性能的影响.     

Experimental study on integral axial squeeze film damper to suppress longitudinal vibration of propulsion shafting

This paper aims at investigating the effectiveness of squeeze oil film in suppressing the longitudinal vibration of propulsion shaft systems through a novel integral axial squeeze film damper(IASFD).After designing the IASFD,a propulsion shafting test rig for the longitudinal vibration control is built.Longitudinal vibration control experiments of the propulsion shafting are carried out under different magnitude and frequency of the excitation force.The results show that both IASFD elastic support and IASFD elastic damping support have excellent vibration attenuation characteristics,and can effectively suppress the longitudinal vibration of the shaft system in a wide frequency range.However,IASFD elastic damping support has a more significant vibration reduction effect than the other supports,and increasing the damping of the system has obvious effect on reducing the shafting vibration.For an excitation force of 45 N,the maximum reduction of the vibration amplitude is 89.16%.Also,the vibration generated by the resonance phenomenon is also significantly reduced.     

弹性支承滑动轴承系统的稳定性理论研究（Ⅰ）———非线性失稳振动的计算与分析

研究了弹性支承滑动轴承系统的油膜稳定性理论。在建立包含支承阻尼和转子外阻尼在内的弹性支承滑动轴承系统模型的基础上，用非线性方法计算了该系统的油膜失稳振动，讨论了缩小失稳区的方法和具体措施。结果证明，该系统的失稳区宽度和幅度都是有限的；采用较低的无量纲综合系数和适当的无量纲支承阻尼系数和／或较大的无量纲转子外阻尼系数可以缩小失稳区；合理的支承参数将使失稳振动的幅频曲线变为形态上好象共振曲线一样，这样转子将能迅速地越过失稳区。     

基于压阻反馈信号纳米梁非线性振动控制

研究了基于硅压阻效应纳米梁非线性振动控制方法。在纳米梁固定端上表面粘贴硅压阻膜片,压阻膜片的电阻值随着纳米梁的振动发生变化。利用惠斯通电桥电路提取振动信号作为电压反馈控制信号,控制纳米梁的非线性振动。用多尺度法求解方程,得到系统主共振的幅频响应方程。由幅频响应方程分析系统非线性振动方程解的稳定性,研究了交流激励电压幅值、阻尼、反馈增益参数对系统稳定性和振幅的影响规律。研究结果表明:激励电压由0.25 V减小至0.1 V时,最大振幅衰减60%。无量纲阻尼由0.058 5增加至0.087 8时,最大振幅衰减40%。增大阻尼和反馈增益参数可以减弱甚至消除纳米梁振动的非线性特性。该研究成果为纳米梁非线性振动控制及信号提取提供了一种理论方法。     

回转轴系参数识别研究

本文以纺织机械中的一个重要部件——细纱锭子为例,从连续系统的复模态观点出发,研究了具有挤压油膜阻尼装置的回转轴系的参数识别问题,导出了连续系统振型方程的“共轭自乘积分式”,由此建立了具有任意分布的粘性阻尼和弹簧作用的连续系统物理参数和模态参数之间的关系,并且在对回转轴系进行复模态分析的基础上建立了识别系统油膜刚度和阻尼系数的迭代公式,从而只要采用单点激振、单点测量的方法即可足够精确地识别出系统的油膜刚度、阻尼系数。另外,本文还建立了求解回转轴系复频率的迭代公式。     

欠阻尼二阶线性系统中的随机共振及其抑噪应用

在乘性噪声背景下,研究欠阻尼二阶线性系统中的随机共振及其抑噪应用.当二阶线性系统的阻尼系数和固有频率均受高斯白噪声干扰下,欠阻尼二阶线性系统中存在随机共振现象.研究表明,该系统的平均输出幅度增益呈现非单调变化,不仅在一定条件下大于无噪声时的增益,而且调节适当的系统参数和噪声强度能够提高幅度增益.因而只要使系统处于共振区域,就会使夹杂在噪声中的被测信号突现出来,从而实现弱信号的检测.因而,采用可视化仿真软件SIMULINK对此进行了实例模拟.仿真证实该方法检测弱信号的可行性和有效性.     

用模态实验法分析空心转子的动态特性

本文采用模态实验方法,对KD9124和KD9326型空心锭子的第一阶、第二阶固有频率、阻尼与振型,和Allma-2型空心锭子的第一阶固有频率、阻尼与振型进行了测定,测定结果表明,KD9124和KD9326空心锭的第一阶固有频率位于工作区,会对空心绽的工作产生不利影响,而Allma-2型锭子的第一阶固有频率高于工作区,所以该种锭子结构设计较为合理.     

斜拉桥塔-索-桥面连续耦合振动模型及其影响因素分析

针对端部激励下大跨度斜拉桥主塔、拉索与桥面梁协同振动问题,考虑拉索的初始垂度、倾角、阻尼及拉索重力弦向分力影响,引入拉索的高精度抛物线形,建立桥塔-拉索-桥面连续耦合非线性振动精细化模型,推导结构系统在桥面和索塔激励作用下的非线性振动方程,研究塔-索-桥面梁结构系统面内振动特性,并编制程序分析桥面与拉索频率比、桥面激励幅值、索力、拉索阻尼及拉索倾角对拉索振动特性的影响规律。结果表明:桥面梁与拉索频率比是系统发生大幅振动的直接诱因,其频率比为有理数时,系统将发生大幅振动,频率比接近2时将激发大幅主参数共振;桥面激励幅值和索力对拉索振动特性影响较大,拉索振幅随桥面激励幅值的增加呈非线性增加,随索力的增加呈先急剧减小,后趋于稳定;索的振幅随拉索阻尼增加而减小,但是减小幅度有限;实际工程中,拉索倾角对斜拉索振动影响较小。