Novel approach for determining the optimal axial preload of a simulating rotary table spindle system

This paper presents a new theoretical model to determine the optimal axial preload of a spindle system, for challenging the traditional method which relies heavily on experience of engineers. The axial preloading stiffness was treated as the sum of the spindle modal stiffness and the framework elastic stiffness, based on a novel concept that magnitude of preloads can be controlled by measuring the resonant frequency of a spindle system. By employing an example of a certain type of aircraft simulating rotary table, the modal stiffness was measured on the Agilent 35670A Dynamic Signal Analyzer by experimental modal analysis. The equivalent elastic stiffness was simulated by both finite element analysis in ANSYS? and a curve fitting in MATLAB?. Results showed that the static preloading stiffness of the spindle was 7.2125×107 N/m, and that the optimal preloading force was 120.0848 N. Practical application proved the feasibility of our method.

Research of NO_(2) vertical profiles with look-up table method based on MAX-DOAS

Obtaining the vertical distribution profile of trace gas is of great significance for studying the diffusion procedure of air pollution.In this article,a look-up table method based on multi-axis differential optical absorption spectroscopy(MAX-DOAS)technology is established for retrieving the tropospheric NO_(2) vertical distribution profiles.This method retrieves the aerosol extinction profiles with minimum cost function.Then,the aerosol extinction profiles and the atmospheric radiation transfer model(RTM)are employed to establish the look-up table for retrieving the NO_(2) vertical column densities(VCDs)and profiles.The measured NO_(2) differential slant column densities(DSCDs)are compared with the NO_(2) DSCDs simulated by the atmospheric RTM,and the NO_(2) VCDs,the weight factor of NO_(2) in the boundary layer,and the boundary layer height are obtained by the minimization process.The look-up table is established to retrieve NO_(2) VCDs based on MAX-DOAS measurements in Huaibei area,and the results are compared with the data from Copernicus Atmospheric Monitoring Service(CAMS)model.It is found that there are nearly consistent and the correlation coefficient R2 is more than 0.86.The results show that this technology provides a more convenient and accurate retrieval method for the stereoscopic monitoring of atmospheric environment.

基于主动激励的掘进机回转台振动抑制研究

悬臂式掘进机截割过程由于煤岩形状、硬度分布的随机性,当截割到硬岩时截割头会产生无规则的剧烈振动,瞬时高强度的冲击对掘进机关键受力部件回转台影响最大,其动态可靠性和寿命影响着截割效率和截割稳定性,为减弱截割过程回转台的振动,首先,基于截割现场回转台易失效损坏现象,建立截割过程回转台力学模型,推导回转台力学方程,研究回转台受力随截割参数变化规律;通过搭建截割试验台,测试截割过程回转台振动响应,结合有限元进行回转台振动模态分析,求解回转台前6阶固有频率及振型,分析回转台剧烈振动的原因。其次,基于工况路径分析理论,建立截割过程回转台工况传递路径分析模型,模拟回转台合成振动,分析各激励点对回转台振动贡献量及贡献程度,准确找到回转台主要激振源。最后,通过施加外部主动激励的方式,分析不同激励频率加载下回转台振动情况,探寻能够降低截割过程回转台振动的激励频段。试验结果表明:外部激振频率处于20~60 Hz,回转台振动幅值降低明显,此频段激励频率对回转台振动控制效果良好,有益于提高回转台寿命,且激振频率为40 Hz时回转台振动最小,回转台振动抑制效果最佳。研究结果有益于丰富回转台振动相关研究理论,实现在不改变机械结构基础上,降低回转台受力与结构变形,可为掘进机回转台的振动问题提供理论参考。

卧式加工中心转台回转夹具定位销连线的数学建模及实例应用研究分析

卧式加工中心转台回转夹具的典型结构是通过在卧式加工中心工作台上配置转台、尾座和夹具体,进而构成摇篮式转台,该种方式可以使加工工序集中化,进一步提高零件的加工质量和加工效率。在基于摇篮式转台回转夹具构成型式分析的基础上,以定位销连线为研究对象,通过讨论定位销连线与转台回转轴线及机床坐标系三者之间平行关系的几种情况,进而建立数学模型,并通过实例的方式解决生产过程中遇到的实际问题。

转台运动误差分离与角度优化技术研究

为了解决测量转台运动误差时存在的多种误差耦合问题,提出了一种基于多点法的运动误差分离方法。首先,通过分析转台在回转过程中多自由度误差的运动特性,提出了一种端面四点误差分离方法,在分离出测量盘下表面的平面度误差的同时,可完成倾斜误差和轴向误差的解耦。然后,建立了该方法的误差传递函数,采用麻雀算法(SSA)进行优化,寻找不同阶次下受谐波抑制影响最小的最优布置角,提高了误差解耦精度。最后,通过仿真与实验的方式对该方法进行验证。仿真结果表明,端面四点误差分离方法对轴向、倾斜误差的分离精度(相对误差)分别为1.934%和9.177%。实验结果表明,分离的运动误差与转台标定误差相符合,验证了该方法能够精确获得转台运动误差。

薄膜反馈式节流器的结构设计

薄膜反馈式节流器因反馈精度高,常被用于液体静压转台中。目前,国内液体静压转台高精度缺乏、需求激增,为了提高转台精度,设计了一种新型薄膜反馈式节流器,以获得稳定的高刚度油膜,并采用Ansys进行双向流固耦合分析,获得液压油的流速和压力分布;然后,对比PM流量控制器,结果表明随着入口压力的增加,两者的薄膜最大变形量均呈近似线性关系递增,其递增率仅相差0.11,因此证明所设计的节流器是合理可行的;最后,对基于薄膜反馈式节流的液体静压转台进行性能测试,结果表明转台的各项性能指标均能达到要求:承载力大于1000 kg、刚度大于2077 N/μm、轴向跳动小于1μm,表明设计的节流器是合理可行的。

基于OpenMV的电动转台位置调整设计

介绍一种电动圆转台位置调整控制系统,实现将转台中放置物体转到指定方向。该系统主要由Arduino UNO微处理器和OpenMV视觉模块以及步进电机驱动组成,使用Python作为编程语言和JSON数据格式,实现转台上图像识别和驱动信号输出。测试表明:电动转台系统可以实现较好的定位。

Rotary axis calculation for five-axis FDM printer using a point-fitting optimization method

This paper presents an optimization method to compute the rotary axes of a 5-axis FDM printer whose A-and C-axes have large deviations relative to the x-and z-directions.The optimization model is designed according to the kinematic model in which a point rotates around a spatial line in the machine coordinate system of the printer.The model considers the A-and C-axes as two spatial lines.It is a two-object optimization model including two aspects.One is that the sum of deviations between the measured and computed points should be small;the other is that the deviations should be uniformly distributed for every measured point.A comparison of the new optimization method with conventional error-compensation methods reveals that the former has higher location accuracy.Using the optimized AC axes,5-axis 3D printing paths are planned for some complex workpieces.Data analysis and printing samples show that the optimized AC axes satisfy 5-axes FDM printing requirements for nozzles with a diameter of 1.0 mm.

Stroke optimization of a novel multi-station rotary polishing robot based on workspace analysis

In order to meet the polishing requirement of faucets and other products,a novel multi-station rotary polishing robot is designed,which is a PPPR + RR type of degree of freedom( DOF) distribution structure,and is similar to dual-arm robot. Forward and inverse kinematic analysis is carried out by robot modeling. In order to make this robot structure more compact,first of all,X,Y and Z three moving degrees of freedom( DOF) limit stroke polishing need is calculated by using an artificial fish swarm algorithm,which analyzes dexterous workspace of this robot. Then,on the basis of the above analysis,the three DOF stroke is optimized. Simulation and polishing experimental results verify that this polishing robot with optimized stroke parameters can meet the polishing needs of faucets and other bathroom pieces.

微低重力试验多孔青铜气浮转台研制

在微低重力环境模拟中,为降低涡流干扰力矩,设计了基于多孔青铜节流器的气浮转台系统。首先,在止推轴承选型中,对局部多孔质节流器和全多孔质节流器进行了对比分析,发现在气膜厚度20μm条件下,全多孔质节流器承载能力比局部多孔质节流器高40%,因此设计选择全多孔节流器形式;然后,分析了在不同供气压力、不同材料渗透率下,气浮转台止推轴承及径向轴承的承载能力和刚度特性,发现选择较小的材料渗透率能够获得更高的气膜刚度,为气浮转台的结构设计提供了依据。最终研制的气浮转台采用开式止推轴承形式,节流器使用自研的多孔青铜材料,通过精密加工技术,使得加工前后的渗透率保持近似不变。试制成功的气浮转台回转精度小于0.8μm,150 kg负载下,未出现气锤自激振动现象。气浮转台系统的最大干扰力矩为9×10^(-4) m。该气浮转台系统不仅可用于微低重力试验,还可应用于超精密加工等领域。

基于多边法的多轴转台相交度测量方法

随着导航、光电跟测和飞行仿真等技术的飞速发展,对多轴转台的测量精度要求越来越高。轴线相交度是多轴转台重要的技术指标,为此,提出一种基于多边法的激光跟踪干涉仪测量多轴转台相交度的方法。该方法首先对激光跟踪干涉仪位置进行自标定,构建坐标系;其次将靶球依次安装于双轴转台(方位轴和俯仰轴)的测量平面,利用多台激光跟踪干涉仪跟踪靶球,分别测量两轴的转动轨迹,采用最小二乘法对获取的轨迹进行拟合,通过所有轨迹点建立双轴转台回转轴线相交度的求解方程,以实现其相交度测量;最后重点分析了测量方法的主要误差来源,对测量不确定度进行评价。实验表明:所提方法相较传统测量方法测量误差更小,减小了动态测量盲区,无需辅助工件,且不受轴数限制,能够无接触、高精度测量。

基于ARID控制系统的固定式海洋风机纵摇控制

针对固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下产生的具有倒立摆运动特征的纵摇,研究采用主动转动惯量驱动系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)对海洋风机纵摇进行控制的问题。ARID控制系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生控制结构摆动的最优力矩,从而减小海洋风机的纵摇运动。基于拉格朗日原理建立海洋风机-ARID控制系统的理论分析模型;采用Simulink对海洋风机-ARID控制系统的有效性进行验证,并分析系统参数(控制算法参数、转动惯量比等)对控制效果的影响规律;设计海洋风机-ARID控制系统的振动台试验,设置多种载荷激励形式,验证控制系统的稳定性与广谱有效性。数值模拟和试验结果均验证了所建立的分析模型的正确性,表明ARID控制系统对风机的纵摇运动具有显著的控制作用,为ARID控制系统在具有倒立摆运动规律的工程结构中的应用奠定理论基础。

钛系吸附剂在西藏碳酸盐型盐湖中的应用研究

钛系吸附剂具有吸附容量高、选择性好、寿命长、稳定性高等特点,在西藏碳酸盐型盐湖提锂方面具有广阔的应用前景。基于转盘式连续离子交换装置,研究了钛系吸附剂在西藏碳酸盐型盐湖中的工艺影响因素,考察了该吸附剂的多周期吸附性能和稳定性。研究结果表明:高进料Li+质量浓度可有效提高吸附驱动力,从而提高吸附容量;当使用优化分配后的吸附柱,进料流速为10 BV/h、水洗卤流速为8 BV/h、水洗酸流速为8 BV/h时,吸附容量为7.53 mg/g,解吸液锂平均质量浓度为1 500 mg/L,平均选择性为S((Li/Na))=4.67、S((Li/K))=36.48、S((Li/Ca))=13.49、S((Li/Mg))=32.51,具有较高的吸附和分离效率。此外,串联或并联解吸形式对于解吸液Li+质量浓度影响较小,主要影响解吸液pH,因此可以根据实际项目需求进行工艺调整。

摆线轮磨齿机回转台系统动态特性分析

为提高摆线轮磨齿机的加工精度以及传动过程的稳定性,对其回转台的性能进行分析。建立转台传动系统的动力学模型,结合转台的实际参数,计算连接轴的扭转刚度和阻尼系数。通过Newmark-β法对建立的动力学模型进行求解,得出传动系统在传动过程中的稳定性和传动精度,并搭建实验台进行验证。实验结果表明:回转台传动系统具有良好的动态响应,可以获得很高的定位精度和重复定位精度。

Study of the influences of rotary table speed on stick-slip vibration of the drilling system

Stick-slip vibration presents one of the major causes of drilling problems,such as premature tool failures,low drilling efficiency and poor wellbore quality.The objective of this work is to investigate the influences of rotary table speed(RTS)on stick-slip phenomenon of the drilling system.In this study,the drilling system is treated as a lumped torsional pendulum model of which the bit/rock interaction is regarded as Coulomb friction.By analyzing cases with different RTS,two types of vibrations on the bit are found:stick-slip vibration and uniform motion.With an increase in the RTS,the stick-slip vibration on the drill bit disappears once the RTS arrives at its critical value.For the cases that stick-slip vibrations occur,the phase trajectories converge toward a limit cycle.For the cases that stick-slip vibration does not appear,the drill bit tends to stabilize at a uniform motion and the phase trajectories correspond to contracting spirals observed in the phase plane.

旋转台对微波炉加热均匀性及能量效率的影响

微波炉是最典型多模谐振加热腔,其加热均匀性和能量效率一直是生活家用和工业生产中关注的焦点,已有研究表明微波炉中的旋转台对加热均匀性有着显著的提升作用,但是旋转加热对微波炉能量效率的影响目前依然还不清楚,旋转台转速的变化对加热均匀性的作用也还缺乏充分的量化研究。本文基于有限元算法对微波炉中的旋转加热进行了一系列的多物理场仿真,计算了微波炉中不同几何尺寸的受热物体,在不同转速下的加热均匀性和能量利用率。结果表明,微波炉中的旋转台对不同尺寸的受热物体的温度均匀性都有提升作用,旋转速度越快,加热均匀性越好,但是旋转台的转速对微波炉的能量效率没有显著影响。

EBZ-300型纵轴式掘进机回转台的优化研究

本文以树儿里煤业EBZ-300型纵轴式掘进机回转台为例,结合回转台及相邻结构,构建掘进机回转台模型,并以此为基础开展掘进机回转台有限元分析,指出回转台受力薄弱点,根据分析结果提出掘进机回转台优化方案,最后将优化方案应用于树儿里煤业工程实践,检验优化方案的有效性。

矿用平路机机具系统工作装置的创新与改进

为了解决平路机机具系统工作装置在矿山日常工作中经常出现各种突发故障的难题,分析了平路机设备机具系统工作装置频繁出现故障的情况,对平路机机具系统工作装置开展了技术创新与改进。结果表明:矿用平路机机具系统工作装置的创新与改进解决了平路机机具系统工作装置频繁出现故障的难题,同时增加了工作装置回转支撑齿牙的使用寿命,避免了人员在检修过程中的不安全因素。

掘进机回转台功能分析及绞耳优化设计研究

基于掘进机在运行过程中回转台机构容易出现失效问题,通过研究ZBZ160型号掘进机回转台机构组成特点,并结合ABAQUS仿真软件对其运行过程中的结构特征进行分析发现,在回转台前部和液压油缸连接部位也就是绞耳处最容易出现应力集中现象,而且位移变形量最大,回转台结构容易在运行中出现失效故障。因此从结构及选材上对绞耳进行了优化设计,增强其强度及安全性能。