滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与时变动态特性分析

数控机床运行过程中,多轴滚珠丝杠进给系统的刚度和惯量会随着各轴位姿的变化而变化,致使其动态特性呈时变的特点。多轴滚珠丝杠进给系统时变动态特性的高保真建模与分析已成为数控机床轮廓误差精准预测的瓶颈难题之一。针对这一难题,提出基于拉格朗日方程与Ritz级数法的滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与分析方法。以某型号五轴加工中心的两轴滚珠丝杠进给系统为具体对象,重点考虑丝杠本体轴扭方向的连续弹性体变形影响,采用拉格朗日方程建立滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合动力学模型,并采用Ritz级数法对方程求解,得到动力学模型的数值解。利用所建立的动力学模型分析进给轴位姿对两轴进给系统固有频率和模态振型的影响,发现各阶固有频率和模态振型随进给轴位姿的变化规律与对应阶次的主导轴有关。随着主导轴进给台由固定端移动至支撑端,对应阶次的固有频率逐渐减小,对应阶次的振型中丝杠本体的弹性振动幅值逐渐增大。此外,两轴进给系统的低阶模态振型主要由承载轴主导,高阶模态振型主要由附属于承载轴的子轴主导。最后,通过模态实验对所提方法进行应用验证,证明所建立动力学模型的准确性。研究结果对数控机床轮廓误差的精准预测具有重要参考价值。

基于增强长短期记忆网络的空气处理系统故障诊断

暖通空调空气处理系统具有很强的动态时变特性和批次动态特性,为了能有效地诊断所检测到的故障模式,本文构建了一种基于增强长短期记忆(LSTM)网络、能高效识别待辨识故障数据稀疏慢特征的故障诊断模式。在ASHRAE研究项目RP-1312实验数据集上进行的案例研究表明,与相关的故障识别方法相比,该方法在识别空气处理系统故障方面有较大的改进。

进给系统角接触球轴承的热力耦合分析

对角接触球轴承热力耦合性能进行预测分析是保证机床工作精度的关键。基于赫兹接触理论结合热网络方法,建立滚珠丝杠进给系统成对安装轴承工作状态下的动态热力耦合模型,考虑了温升热效应下的球轴承内部润滑状态以及热膨胀,提出了轴承的动态热力耦合分析数值计算方法。探明了轴承内部接触参数和摩擦生热的时变规律。研究表明:转速、外部载荷等工况影响轴承的摩擦接触特性,轴承性能显著受热力学行为的影响。提出的轴承动态热力耦合分析模型可以有效预测轴承非线性热行为下的接触特性。

某靶弹薄壁外筒加工稳定性分析与参数优化

薄壁件加工中,工件刚性较弱,不合理的加工参数会导致加工过程中发生颤振现象,加工稳定性分析是避免加工颤振和提高加工效率的重要途径。针对某靶弹薄壁外筒的加工时变动态特性,建立了其不同加工阶段下的有限元分析模型,分析了不同加工阶段下加工位置处的动态特性。建立了薄壁外筒镗削加工动力学方程,并转化到频域进行求解。利用频域稳定性预测模型结合频响函数对不同加工阶段下的稳定加工边界进行预测,得到了相应的稳定性lobe图。根据稳定性lobe图,给出了优化后的加工参数,提高了某靶弹薄壁外筒的加工效率。