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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈代伟 吴军 张彬彬 王立平 梁建红
开展以载荷谱为指导的电主轴模拟加载试验是检验主轴可靠性的一种重要途径。该文提出一种基于切削力系数辨识及切削仿真的加工中心电主轴载荷谱编制的方法。基于切削力模型,开展切削力系数辨识实验,然后将辨识得到的切削力系数代入到切削力模型用于切削力计算,并通过对比实验检验切削模型的准确性;在AdvantEdge FEM软件的PM 3D(production module 3D)模块中开展基于S试件的切削仿真,获取切削参数的时间历程;结合切削力模型与切削S试件的切削参数,仿真获取较准确的动态切削力,并用雨流计数法进行循环计数;根据计数结果对备选概率分布模型进行参数拟合,通过拟合图形与KS(Kolmogorov-Smirnov)检验值的分析比较,筛选出的最优模型即为基于概率分布模型的载荷谱。基于该载荷谱,在一台电主轴可靠性试验台上进行了加载试验来验证载荷谱对加载试验的指导作用。结果表明:基于仿真的动态切削力与实验值基本一致,可用于载荷谱编制;该载荷谱可以指导加载试验。该方法为主轴可靠性试验奠定了坚实基础。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王立平 赵钦志 张彬彬
高速电主轴作为加工中心的核心部件,直接影响加工中心的加工精度和工件的表面质量和粗糙度。该文以应用在加工中心上的高速电主轴为研究对象,对电主轴的径向精度、回转倾角、轴向精度进行了分析。基于最小二乘圆近似算法,对电主轴的径向误差运动进行了建模,设计了一种电主轴径向回转精度快速评价方法,建立了倾斜误差运动模型,并给出了电主轴回转轴倾斜角度的计算方法;基于时域和频域信号分析方法,对电主轴轴向运动特征值进行了提取,从而实现电主轴轴向精度的评价。将该综合精度分析方法应用在一种加工中心的高速电主轴上,结果表明:电主轴的径向误差和轴向误差随着转速的升高,先保持不变再升高,回转轴线倾斜角度误差随着转速的升高基本保持不变。该方法可应用在电主轴性能检测和精度衰退试验中。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
荣海 周凯 毛飞龙
磁悬浮系统在偏置电流控制策略下会产生高功耗,造成温升、热变形以及传感器的温漂等,影响转子的悬浮精度。此外,由于动不平衡力、传感器测量失真以及电机偏心磁拉力等因素影响,会引起转速的同频和倍频振动。该文在传统的零偏置电流控制基础上,提出了基于多频率陷波器的动不平衡力抑制策略。首先,利用零偏置电流控制策略来降低磁轴承功耗,针对零偏置电流策略带来的系统非线性,将电流到位移的非线性系统转化为电磁力到位移的线性系统,再采用线性控制策略设计位移控制器。其次,在零偏置电流策略的基础上,引入多频率陷波器来抑制转子的同频与倍频振动。通过实验对比了不开启同频陷波器控制、仅开启同频陷波器控制以及开启多频率陷波器控制3种情况,验证了所提出的多频率陷波器策略能够有效抑制转子的同频与倍频振动。该方法不仅有效地抑制了转子的周期性振动,还大大降低了磁轴承功耗。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
刘成颖 郑烽 王立平
主轴的振动是影响机床加工精度的重要因素,且包含大量机床的工况信息。在保证精度的条件下,为实现主轴振动加速度能够在机壳外部测量,建立了主轴与机壳之间的振动传递力学模型。针对力学模型中的未知参数,基于Hertz理论和最小二乘法理论相结合的方法求解出轴承的线性刚度;基于Hooke定律,利用Ansys软件求解出电主轴固定基座的刚度。以170XDS20Z11型电主轴作为实验对象进行实验验证与仿真分析。结果表明:在机壳上测量振动信号,通过该模型可以高效、准确地推导出主轴真实振动。此理论可以运用到主轴振动间接测量方法中,提高测量精度。
关键词：
主轴振动 力学模型 轴承刚度 基座刚度
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
李淑艳 翟友邦 王小龙 李若晨 杨子涵 宋正河
为编制拖拉机传动轴在实际作业工况下的载荷谱,针对拖拉机传动轴载荷具有单峰和多峰的特点及参数外推的局限性,运用拇指法(Rule-of-thumb,ROT)确实带宽,提出一种改进的基于核密度估计(Kernel density estimation,KDE)的载荷外推方法。通过搭建拖拉机传动轴无线扭矩测试系统并进行田间试验,获得了传动轴犁耕工况下的载荷数据,采用拇指法求得From-To雨流矩阵的最优带宽,并由雨流矩阵计算出核密度估计阈值,对大于阈值的载荷采用基于核密度估计的非参数法进行外推,小于阈值的载荷则按比例外推,最后对外推载荷的合理性进行验证。结果表明:与传统非参数法相比,采用基于核密度估计的外推方法时,运算时间缩短了54.16%;与实测载荷相比,外推后的均值、标准差和最大值的误差分别为2.2%、0.87%和6.3%,拟合度R2和伪损伤比均大于0.99。用此方法对传动轴的其他工况载荷进行外推,同样得到了良好的效果。基于核密度估计的外推方法有助于编制反映拖拉机传动轴实际受载工况的载荷谱,同时为具有相似载荷分布特点的机械零部件载荷外推提供参考。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
游瑞章 严仁军 邱屿 郭荣骄
为寻求轴向均布压载荷单独作用与表面载荷联合作用下大尺度板架轴向压载荷实验的最佳加载系统，以及研究加载系统与板架结构的相互作用关系，模拟搭接与焊接的2种板架与工装连接形式、单/双2种作动器数量和6种作动器基座尺寸，建立计算模型，并与理想轴向均布压载荷模型在结构响应、失效模式以及板架与工装的相互作用方面进行比较分析，揭示了大尺度板架模型结构响应随作动器基座尺寸的变化规律，发现针对所研究的板架结构，采用双动器400mm×400mm基座尺寸的搭接连接形式与理想状态的结构响应最为接近，各工况下失效模式一致，应力响应差异在–4.11%～–2.69%之间，x轴位移响应差异在1.32%～1.64%,z轴位移响应差异在2.49%～25.18%，极限承载力差异在–2.17%～0.69%。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
宋清椿 宋正河 杜岳峰
针对农用机械工况复杂,受力多变,对结构件寿命影响很大的问题,以蔬菜田间作业动力机械车架为研究对象,对车架载荷谱及疲劳寿命情况进行研究。采用有限元分析方法,对车架进行应力分析并选取测点;采取建立由应变片、应变调理仪、信号采集仪等组成的应力载荷测试系统进行载荷测试试验,测得犁地和路面行驶2种典型工况下应力时间历程;拟用傅里叶变换频率检验和离散自函数平稳性分析方法,确定信号符合随机载荷信号特征;采用数据处理方法消除信号干扰因素。对测得应力载荷数据进行非参数雨流外推,基于外推结果编制车架应力载荷谱并进行疲劳寿命预测研究。结果表明:损伤值最大的测点寿命预估结果为1.043×1013 h,满足使用要求,该方法适用于农业机械结构载荷谱编制及疲劳寿命预测,可为农业机械结构载荷谱编制及疲劳寿命预估提供参考。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
姜玉明
扭转轴在冲击载荷作用下冲击应力和动载系数的计算姜玉明（南京农业大学农业工程学院，南京２１００３２）ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮＯＦＩＭＰＡＣＴＳＴＲＥＳＳＡＮＤＤＹＮＡＭＩＣＬＯＡＤＦＡＣＴＯＲＯＮＴＯＲＳＩＯＮＳＨＡＦＴＡＣＴＥＤＢＹＩＭＰＵＬＳＩＶＥＬ...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
韩亚东 谭磊 刘亚斌
叶片泵是将机械能向流体能量转换的流体机械,叶轮是其核心过流部件。该文基于正反问题迭代设计方法,开展混流泵叶轮设计研究。速度矩沿轴面流线的分布规律由四次函数给定,通过中点参数和出口斜率控制速度矩,进而分析速度矩分布规律对叶轮性能的影响。结果表明:增大速度矩中点值,会增加叶片进口至叶中位置的载荷,提升叶轮做功能力。速度矩中点值主要影响叶顶附近的相对速度分布和主流区的轴向速度分布。在清华大学流体机械综合试验台开展混流泵能量特性和空化特性测量,结果表明:混流泵高效运行区平坦宽广,最高效率为82.17%,空化比转速为1 289。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
程广伟 周志立
本文在对拖拉机工作过程中的驱动轮载荷的分析,得到其随机载荷的统计特征;对实测驱动轮载荷 进行参数识别,建立了五参数功事谱模型;采用傅里叶逆变换方法处理驱动轮载荷功率谱密度函数,得到随机载 荷的时域表达,在对驱动轮载荷结构分析的基础上,进行驱动轮载荷的离散化,指出其在试验台架上的实现方 法。
关键词：
拖拉机 随机载荷 功率谱 傅里叶逆变换
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
鲁阳平 谭磊
针对离心泵叶片载荷控制精度低、高效运行区间窄的难题,该文基于三段四次函数控制叶片载荷分布,提出了一种离心泵叶轮设计方法。该方法将叶片载荷沿叶轮进口到出口分为进口段、中间段和出口段,每段给定四次函数型载荷分布规律,构建基于三段四次载荷控制的叶轮设计方法。基于本文提出的设计方法,设计了一台比转速为102的离心泵,并对其能量特性和流场特性开展了数值模拟。结果表明,相比基准叶轮,优化叶轮在多工况点下的平均效率提高了5.35%,且具有宽广的高效运行区间。优化叶轮内部压力分布更加均匀,流线分布更加合理。最后,本研究加工了离心泵叶轮和泵体,搭建了流体机械综合性能试验台,试验测量结果表明离心泵最高效率为78.20%,满足设计要求。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
胡从军 于广 王立平
旋转刀轴中心控制(rotational tool center point,RTCP)精度是评价五轴混联机床的重要考核指标。该文以一台基于3P(4R)S主轴头的五轴混联机床为研究对象,对该机床终端的位置和角度精度进行标定,以提高混联机床的RTCP精度;提出了一种参数辨识算法,与最小二乘法、岭估计法相比,该算法缩短了辨识运算的时间。标定实验结果表明:该算法辨识得到的参数能有效提高机床的精度,验证了该算法的有效性,为五轴混联机床的铣削加工奠定了基础。
[期刊] 资源科学
[作者]
吴开亚 刘晓薇 张浩
采用物质流分析方法构建了表征环境压力总量的环境载荷指标,对1990年-2007年安徽省环境载荷变化趋势及其减量化状态进行了定量分析。结果表明:全省环境荷载输出占环境总荷载的比重较小,经济发展的驱动力主要依靠省内资源的开发利用;环境效率提高产生的减量效应明显,全省环境载荷实现了一定程度的相对减量化,但经济增长引起的反弹效应强于环境效率提高产生的减量效应,省内环境总载荷增加,尚未实现环境载荷绝对减量化;全省环境效率处于较低水平,实现环境载荷零增长甚至负增长,仍需要实现环境效率的倍数革命;按照2020年GDP在2000年基础上翻两番的经济发展目标,初步预测2020年环境载荷要在2007年基础上实现零...
[期刊] 林业科学
[作者]
孙建平 王逢瑚 朱晓东 杨亮庆
利用声发射检测和力学试验相结合的方法,研究山杨木材在动态载荷下的声发射演变过程;结合木材粘弹性特点,通过声发射参数分析研究在不同受力阶段木材的声发射特点。结果表明:1)声发射信号幅值不连续,是跃迁的;材料断裂前声发射信号的幅值和能量比断裂后小,在断裂点对应声发射信号幅值和能量的局部极大值。2)随时间和载荷的变化,声发射累计撞击数和累计能量增加快慢可以体现杨木在受力条件下的完全弹性、弹性为主的弹塑性共存、塑性为主的弹塑性共存3种状态。3)声发射率和幅值参数可以预测材料纤维开始断裂进入危险期的第一“临界点”和材料大量纤维断裂进入严重危险期的第二“临界点”,如果继续加载材料将会破坏断裂。
关键词：
声发射 临界点 无损检测 山杨
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
高永年 高俊峰 陈坰烽 许妍 赵家虎
污染控制单元是流域水质目标管理实施的基本单元。为实现流域水生态健康,针对太湖流域特征和太湖湖泊保护的要求,提出以流域水生态功能区为基础、水系完整性原则、管理可行性和可操作性原则、囊括影响受损水体的主要污染源原则、充分考虑现有控制断面原则等5项原则为太湖流域污染控制单元划分的基本原则,综合考虑汇水区、水生态功能区边界、水系分布及其流向、污染源、控制断面、县级与乡镇级行政边界等多个指标,在GIS空间分析的支持下进行太湖流域污染控制单元划分的总体技术思路;在划分技术体系的指导下,以兼具丘陵山区和平原地貌的湖州市及其上游的安徽省部分地区为案例研究区,在相关基础数据和空间方法的支持下,将其划分为12个污...
关键词：
污染控制单元 太湖流域 湖州市
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