Determinate mathematical model of couple bearing force of magnetic-liquid suspension guide-way with complicate constraint

Magnetic-liquid suspension guide-way system( MLSGS) is coupled supported by permanent magnetic suspension and hydrostatic bearing. The structure and bearing mechanism of MLSGS of heavy computer numerical control( CNC) machine tools are introduced and the mathematical expression of bearing force of bearing unit is derived and it can be broken apart into six parts which sustains directly the coordinate components of broad external load,where the air gap of permanent magnet and hydrostatic oil film can be simplified as elastic supports,the compatibility equations of deformations for oil films and air gap are presented,and then the bearing capacity calculation of the bearing unit is transformed into a determinate problem. Considering the guide-way as a rigid body,the mathematics expression between the bearing unit's bearing force and the oil film variation is linearized,and the oil pocket's bearing capacity which bears different components of the external load is calculated separately. The six components of the bearing unit are added up,and the final general mathematics expression is derived. The proposed research offers a general simple method for calculating the bearing capacity of MLSGS with complicate constraint,which can be mastered simply by engineering designer and can improve design efficiency and accuracy.

汽车钢板弹簧悬架装配工艺研究

悬架系统是汽车的重要组成部分,其性能对汽车行驶平顺性,操纵稳定性和安全性都有着重要的影响。悬架承受和传递载荷,工况复杂,正确的装配是悬架系统工作的前提。文章以商用车钢板弹簧悬架为对象,结合企业生产实践,探讨悬架装配工序划分、装配工装、装配工艺过程、装配质量管理等内容。

真空感应悬浮熔炼技术在高纯材料制备中的应用

叙述了真空感应悬浮熔炼技术在制备高温、高纯等合金材料方面的优点,介绍了真空感应悬浮炉的关键技术以及装备的最新发展与应用,讨论了该技术在熔炼高质量特种钢等新材料方面的应用,并分析了该技术在熔炼其他材料等领域的应用及可行性。

机床导轨技术研究综述

对机床技术中的关键技术之一——导轨技术的研究进行了梳理,论述了其形式分类、原理及目前的研究现状和研究重点,对今后导轨技术的研究发展进行了展望。

SiC悬浊液超光滑表面加工技术

以纳米SiC颗粒悬浊液作为超光滑加工的载体,研制了适合进行超光滑表面加工且具有良好分散性和稳定性的纳米SiC颗粒悬浊液,阐述了悬浊液浮超光滑表面加工的机理,并用该悬浊液对K9光学玻璃进行了加工试验研究,并进行了AFM测试。验证结果表明,加工获得的K9光学玻璃表面粗糙度可以达到Ra=0.84 nm的水平。

基于滚压的悬架振动俘能装置设计与特性分析

振动能量俘获装置能够回收路面不平引起的汽车悬架振动能量,为主动悬架提供动力,可有效降低主动悬架的能耗和使用成本。基于滚压原理,提出一种用于电动汽车自供能智能悬架的滚动压迫振动能量俘获装置概念设计。该装置通过滚珠滚压凸起金属片的方式将上下的随机振动转换为幅值相对稳定的单向压力,使其中的压电材料受压变形,从而输出电压。笔者建立了滚动压迫俘获振动能量的理论模型,并对其在随机路况下的振动俘能效果进行了仿真分析。结果显示,该俘能装置占用空间小,在悬架的各种运动状态下,都能俘获振动能量,具有较高的俘能效率,能满足悬架实际应用。

安装海上风电装置基础钢桩的双边吊具设计

为开发出具有自主品牌的海上风力发电机安装设备——基础钢桩的双边吊具,首先,进行双边吊具的结构设计并阐述其工作原理;其次,设计液压缸与斜夹块组成的夹紧机构,分析其受力关系,确定夹紧块受到的正压力与摩擦因数;第三,针对吊具的小端吊臂采用有限元法进行强度分析与校核;最后,研制了模型样机并进行吊管试验,验证了方案设计的合理性与可靠性,为工程样机的设计打下理论与实践基础。

水平井液压投送器的研制与应用

针对常规液压投送器用于大斜度或者水平井段井下工具投送施工时,经常出现投球不到位,施工管柱不密封,致使施工无法进行的问题,研制了水平井液压投送器。该投送器是在常规液压投送器内设计1个液流旁通,同时配套1个在油管里能够控制的液压控制推球器。水平井井下工具投送施工时,在投入密封球的同时再投入配套的推球器,并通过地面液压推球器推动密封球通过水平井段被动到达球座位置,密封整个施工管柱,完成水平井段井下工具的投送。现场应用表明,该投送器配合投球器能够强制投入密封球密封管柱,顺利地完成了水平井井下工具的投送。

浅孔复杂地层Φ110型绳索取心钻具的研制与应用

针对现有浅孔取心单管钻具结构简单,在浅孔复杂地层中钻进易出现取心率低,钻孔过程中无法护壁而导致孔壁坍塌,土样窜层及隔水、护心不力等问题,研制了一种适用于浅孔复杂地层的Φ110型绳索取心钻具。为适应浅孔复杂地层钻探的需要,在打捞器中设计了一种连接杆式的安全脱卡机构,并增加了加重机构,得到了加重质量的理论公式。在内管总成中,改进了弹卡定位机构,删去了到位报信机构和岩心堵塞机构,并将普通绳索取心钻头替换为超前侧喷钻头,大大缩短了钻具的长度。推导了内管下落速度的理论公式,采用ABAQUS对绳索取心钻具的易损件——悬挂环和座环的损坏机理进行了分析。现场试验表明,该Φ110型绳索取心钻具能完成浅孔复杂地层的钻探,并能有效地保护孔壁,提高岩心采取率。

气体钻井防沉屑工具分流继能机理与可行性研究

气体钻井机械钻速快,能有效防止水敏性泥页岩坍塌,减少井漏。然而,气体钻井易形成岩屑沉积,钻进中易发生卡钻等井下复杂情况和事故。为提高沿程环空流体对岩屑的推举能力,介绍了一种具有分流继能作用的防沉屑工具。阐述了其机理,对不同开孔尺寸防沉屑工具分流量和分流流体动能进行了数值模拟,推荐了计算井眼条件下的开孔尺寸,并分析了工具结构的安全性。计算分析表明,防沉屑工具具有分流继能功能,可有效提高对岩屑的推举能力,工艺适应性强;合理的结构设计可确保其工作的安全性,可用于中深直井、水平井空气钻井中。

带电更换500kV直线转角塔绝缘子串通用工具的研制

介绍了如何设计先进的结构、选择适合的操作方法,彻底解决500 kV直线转角塔绝缘子串无法带电更换的技术难题。

控制水泥面工具关闭球运动的数学模型及应用

为解决大庆油田使用控制水泥面工具控制水泥返高、预防油层套损过程中的延时测声变遇阻问题,文中通过研究球体在管柱内的运动状态,建立了任意流固密度条件下球体在流体中运动速度的计算模型,预测了尼龙球到达预定位置的时间,实现了预计顶替量与实际顶替量的吻合。由此替除了一次顶替过程中套管内残留的被水泥浆污染的钻井液,避免了由于被污染钻井液局部稠化、黏切增高,使仪器下行困难甚至遇阻导致的延时声变检测遇阻问题。

磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统模糊PID控制器的设计

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组,可以实现推力与悬浮力的解耦,进而实现对电动机悬浮子系统的独立控制。针对悬浮子系统为非线性被控对象以及存在不确定性未知扰动的特性,设计模糊PID控制器,并将其应用到悬浮子系统位移环中,以满足悬浮系统控制高精度、高鲁棒性的要求。仿真结果表明:该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性。

直接磁悬浮永磁直线电动机运行机理研究

为了消除直线电动机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种靠自身产生的磁悬浮力来解决数控机床进给系统的悬浮问题的新型直接磁悬浮永磁直线同步电动机。采用虚位移法建立其瞬态场中推力及磁悬浮力解析表达式,并且利用有限元软件ANSOFT对电动机进行了建模及分析,将解析计算结果与ANSOFT的计算结果进行比较,证明了采用虚位移法所建立模型的正确性,同时仿真结果也证明该直接磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生解耦的并且可控的推力和悬浮力,实现无摩擦进给。

一种磁悬浮永磁直线电动机的电磁力特性

为消除直线电机数控机床进给系统的摩擦阻力,提出一种自身产生磁悬浮力的磁悬浮永磁直线同步电动机。从描述磁介质的分子环流假设出发,用毕奥-萨伐尔定理导出永磁体外部空间磁场分布的解析表达式,并基于由磁荷法和虚位移法给出的永磁体磁力数值积分公式,推导出电机悬浮力波动的解析模型,说明斜极对电机悬浮力的影响。利用Maxwell 3D软件建立三维有限元瞬态分析模型,结果证明该磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生独立并可控的推力和悬浮力。进一步建立斜极结构下电动机的三维有限元模型,分析结果表明采用斜极结构可以有效的减小电机推力和悬浮力的波动。

数控机床用磁悬浮系统自抗扰控制仿真研究

为了实现磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,提出运用自抗扰控制技术对横梁悬浮系统进行悬浮气隙控制,自抗扰控制器可以将系统模型参数变化和外扰作用均当作对系统的扰动而自动在线估计并予以补偿。对横梁磁悬浮系统建立的原始数学模型选择状态变量,得到系统的非线性状态方程,以线圈两端电压为控制量,设计悬浮气隙位置环和电流环双环自抗扰控制器,实现横梁悬浮系统的非线性控制。仿真结果表明,自抗扰控制具有良好的动态性能和抑制外来扰动能力,可以实现横梁无摩擦稳定悬浮。

龙门移动式数控机床磁悬浮系统的同步控制

文章提出了采用磁悬浮技术来消除龙门移动式数控机床中移动部件与静止导轨之间存在的摩擦。针对外界扰动引起的横梁两端悬浮高度不一致性问题进行研究,采用模糊自整定PID控制策略来抑制横梁的扭斜现象。这种控制方案将两磁悬浮系统的位置偏差信号作为模糊自整定PID控制器的输入,通过反馈补偿控制,实现横梁两端的同步悬浮。仿真结果表明,此控制方案抗干扰性能强,动态过程同步误差小,从而能够较好地满足被控对象对高精度的要求。

直接磁悬浮直线电动机的三维分析及优化设计

为了消除直线电机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种靠自身产生的磁悬浮力来解决数控机床进给系统悬浮问题的直接磁悬浮永磁直线电动机.采用四面体等参元来建立电机三维场中的基本方程,利用Maxwell3D软件建立瞬态三维有限元分析模型,得到了电机的推力与悬浮力,证明了该直接磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生可控的推力和悬浮力.实验结果表明,通过对电机动子尺寸进行优化设计,可以有效地降低电磁力的波动.

机器人铣削加工稳定性影响因素

机器人铣削加工时容易发生模态耦合颤振,对刀具和机器人本体造成伤害,从而导致机器人定位精度降低.为了研究机器人铣削加工稳定性的影响因素,进行大量的铣削加工实验,研究主轴转速、轴向切深、进给速度、刀具悬长、顺逆铣以及切削材料等因素对于机器人铣削加工稳定性的影响.结果表明:在一定范围内,主轴转速越低、进给速度越快、轴向切深越大、刀具悬长越短、采用逆铣、材料硬度越大越容易导致模态耦合颤振的发生,且主轴转速和刀具悬长对于模态耦合颤振影响显著.

直接磁悬浮永磁直线电动机的鲁棒控制

为了削弱直线电动机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种新型的直接磁悬浮永磁直线同步电动机。首先利用有限元软件Ansoft对电动机进行了建模及分析,结果表明该电动机可以产生可控的悬浮力和推力。将矢量控制分别应用于两套绕组可以实现推力与悬浮力的解耦,进而可以将电动机的伺服控制系统分成两个独立的子系统。分别针对实现进给与悬浮的特殊要求研究系统的控制策略,建立适合磁悬浮子系统和进给伺服子系统的鲁棒控制模型。对于悬浮子系统采用二自由度鲁棒控制策略,仿真结果表明该控制策略起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性;对于直线进给系统采用基于LMI的H∞鲁棒控制策略,仿真结果表明用该方法设计的进给伺服系统,既能保证系统对外部扰动具有良好的抑制作用,又能保证对参数不确定性的鲁棒性,从而实现数控机床的高性能无摩擦进给。