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主轴系统在线动平衡质量补偿策略优化

振动．测试与诊断 2021年第1期41卷 164-169,206页

作者：王展张博张珂沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 高档石材数控加工设备与技术国家区域联合工程实验室沈阳110168

在线动平衡是解决主轴系统不平衡故障降低主轴振动的主要手段,为了提高在线动平衡装置的平衡精度和效率,提出了一种基于遗传算法的主轴系统动平衡质量补偿策略优化模型。模型以平衡后残余不平衡力作为优化目标,以平衡装置质量块转动相... 详细信息

在线动平衡是解决主轴系统不平衡故障降低主轴振动的主要手段,为了提高在线动平衡装置的平衡精度和效率,提出了一种基于遗传算法的主轴系统动平衡质量补偿策略优化模型。模型以平衡后残余不平衡力作为优化目标,以平衡装置质量块转动相位作为优化变量,运用遗传算法计算出相位。通过搭建主轴系统在线动平衡实验平台进行动平衡策略优化对比实验,对不同转速不平衡量下的优化策略进行计算,平衡后的残余不平衡力大幅度降低。实验结果表明,质量补偿策略优化后的主轴振动量平均下降20.60%,平衡时间平均下降34.67%。可见,基于遗传算法的主轴系统质量补偿策略优化模型可进一步提高主轴在线动平衡的质量和效率,提高设备的运行性能。

关键词：遗传算法主轴质量补偿在线动平衡

基于Kriging模型与MOGA算法的风力机主轴轻量化设计

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太阳能学报 2022年第3期43卷 388-395页

作者：万云发孙文磊王宏伟徐甜甜王炳楷新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047

为了实现风力机主轴轻量化设计,首先根据有限元结果,以质量为目标函数,应力、变形为约束条件建立数学模型。然后利用实验设计方法(DOE)获得初始样本点,并应用Kriging模型建立响应面,得到各设计变量对应力、变形和质量的影响程度和变化趋... 详细信息

为了实现风力机主轴轻量化设计,首先根据有限元结果,以质量为目标函数,应力、变形为约束条件建立数学模型。然后利用实验设计方法(DOE)获得初始样本点,并应用Kriging模型建立响应面,得到各设计变量对应力、变形和质量的影响程度和变化趋势,同时获得局部最优解。最后利用多目标遗传算法(MOGA)进行优化,通过1100次迭代,获得全局最优解。实现主轴减重10.71%,可为风力机其他零部件轻量化设计提供参考性优化设计方法。

关键词：风力机主轴 DOE Kriging模型 MOGA算法

考虑倾覆力矩影响的回转式空气预热器主轴强度分析

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动力工程学报 2023年第11期43卷 1448-1453页

作者：高建强张子悦刘松洋李红玉华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003

以某660 MW机组回转式空气预热器为研究对象,采用弯扭合成当量弯矩方法对回转式空气预热器主轴截面进行应力计算和强度校核。结果表明:相较于其他工况,在BMCR工况下回转式空气预热器主轴所受的倾覆力矩达到最大,产生的弯曲应力在合成应... 详细信息

以某660 MW机组回转式空气预热器为研究对象,采用弯扭合成当量弯矩方法对回转式空气预热器主轴截面进行应力计算和强度校核。结果表明:相较于其他工况,在BMCR工况下回转式空气预热器主轴所受的倾覆力矩达到最大,产生的弯曲应力在合成应力中占比52%,是影响主轴弯曲变形的重要因素;相较于不考虑倾覆力矩影响的情况,考虑倾覆力矩后主轴强度的安全裕度降低了40%。

关键词：锅炉回转式空气预热器主轴倾覆力矩强度校核

基于CSO-SVM的数控机床主轴热误差建模

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工程设计学报 2022年第3期29卷 339-346页

作者：刘洪江胡腾何勇董峰罗为西南石油大学机电工程学院四川成都610500 四川普什宁江机床有限公司四川都江堰611830 中国石油集团川庆钻探工程有限公司培训中心四川成都610213 成都广通汽车有限公司四川成都611430 中国质量认证中心四川成都610065

针对数控机床多热源所致的温升与主轴热误差之间复杂的非线性关系问题,提出一种鸡群优化(chicken swarm optimization, CSO)算法与支持向量机(support vector machines, SVM)相结合的主轴热误差预测模型(以下简称热误差模型)。以某精密... 详细信息

针对数控机床多热源所致的温升与主轴热误差之间复杂的非线性关系问题,提出一种鸡群优化(chicken swarm optimization, CSO)算法与支持向量机(support vector machines, SVM)相结合的主轴热误差预测模型(以下简称热误差模型)。以某精密数控机床的主轴单元为研究对象,采用五点法对其在空转状态下的轴向热变形进行测量,并借助热电偶传感器对机床的4个关键温度测点的温度进行采集。以SVM为理论基础,随机选取75%的数据样本进行训练,进而构建主轴热误差模型。其中,利用CSO算法优化SVM模型的惩罚参数c和核参数g,以提升热误差模型的预测能力及鲁棒性。以余下的25%的样本作为测试数据集,对所得热误差模型进行验证。利用CSO-SVM模型对不同工况下主轴的热误差进行预测,并将预测结果与测量结果进行对比。结果表明:当主轴转速为3 000 r/min时,CSO-SVM模型的平均预测精度高达97.32%,相较于多元线性回归模型和基于粒子群优化的SVM模型分别提升了6.53%和4.68%;当主轴转速为2 000,4 000 r/min时,CSO-SVM模型的平均预测精度分别为92.53%、91.82%,表明该模型具有较高的预测能力和良好的鲁棒性。CSO-SVM模型具有较强的实用性和工程应用价值。

关键词：数控机床主轴热误差鸡群优化支持向量机

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基于物理建模法的加工中心主轴热误差建模

东北大学学报（自然科学版） 2020年第4期41卷 528-533页

作者：康程铭赵春雨付立新东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 承德石油高等专科学院机械工程学院河北承德067000

针对主轴热误差对机床精度稳定性产生严重影响的问题,提出了一种基于传热理论及热变形机理的主轴热误差预测模型.首先,基于传热机理分析推导出主轴系统的实时温度场模型.然后,根据机床结构尺寸对主轴热变形进行机理分析,并利用物理建模... 详细信息

针对主轴热误差对机床精度稳定性产生严重影响的问题,提出了一种基于传热理论及热变形机理的主轴热误差预测模型.首先,基于传热机理分析推导出主轴系统的实时温度场模型.然后,根据机床结构尺寸对主轴热变形进行机理分析,并利用物理建模法得到温度场与热误差的关系.最后,在两台同类型的立式加工中心上进行主轴热误差仿真和实验验证.结果表明:主轴热误差模型的平均预测精度达到了95.0%,这证明了该模型具有很高的精度和强鲁棒性.

关键词：主轴热误差热变形物理建模法鲁棒性

国内外机床主轴用脂润滑角接触球轴承应用性能对比试验

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轴承 2023年第12期 20-25页

作者：彭秋阳雷群广州市昊志机电股份有限公司广州510000

轴承作为机床主轴的核心部件,对机床加工精度和效率具有重要的影响,但目前高端机床主轴的角接触球轴承仍依赖进口,缺少国内外轴承性能对比数据及应用案例,影响了国产化轴承的推广。结合用户需求与相关标准规范,对国内外脂润滑角接触球轴... 详细信息

轴承作为机床主轴的核心部件,对机床加工精度和效率具有重要的影响,但目前高端机床主轴的角接触球轴承仍依赖进口,缺少国内外轴承性能对比数据及应用案例,影响了国产化轴承的推广。结合用户需求与相关标准规范,对国内外脂润滑角接触球轴承7014在机床主轴上的应用进行了对比,针对用户最关注的装配性、精度、静刚度、温升、抗振性、可靠性指标设计了试验方案,进行了轴承性能检测及轴承装机后的主轴台架和机床切削试验,对比分析发现国内轴承在综合性能上已达到或接近国外轴承。

关键词：滚动轴承角接触球轴承机床主轴精度刚度

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某风电机组主轴断裂原因分析

热力发电 2022年第12期51卷 186-192页

作者：史志刚冯铁玲刘雪峰何晓东侯召堂杨哲一康豫军西安热工研究院有限公司陕西西安710054

针对某风电机组激光修复主轴出现断裂的现象,对样品进行了宏观检查、化学成分分析、室温拉伸试验、冲击试验、脆性转变温度试验、金相分析、熔覆层厚度测量、硬度试验和断口扫描电镜分析。结果表明:主轴样品基体材质和熔覆质量不合格,... 详细信息

针对某风电机组激光修复主轴出现断裂的现象,对样品进行了宏观检查、化学成分分析、室温拉伸试验、冲击试验、脆性转变温度试验、金相分析、熔覆层厚度测量、硬度试验和断口扫描电镜分析。结果表明:主轴样品基体材质和熔覆质量不合格,样品的断裂性质属于多源区的高周疲劳断裂,这些源区均位于紧邻熔覆层的热影响区外壁;引起主轴发生高周疲劳断裂的主要原因是激光熔敷过程中引起的熔覆热影响区性能较差。

关键词：风电机组主轴熔覆质量多源区高周疲劳断裂

基于动态扭矩测试的综合传动系统主轴低周疲劳寿命预测与验证

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兵工学报 2020年第7期41卷 1262-1269页

作者：王成毛飞鸿侯威张金乐邹天刚中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

为解决履带车辆综合传动系统主轴低周疲劳失效的问题,开展主轴疲劳样件检测及材料力学性能测试。通过实车测试获得主轴动态扭矩,在此基础上,建立主轴弹塑性有限元模型并预测主轴的低周疲劳寿命;进一步开展主轴低周疲劳台架试验,对寿命... 详细信息

为解决履带车辆综合传动系统主轴低周疲劳失效的问题,开展主轴疲劳样件检测及材料力学性能测试。通过实车测试获得主轴动态扭矩,在此基础上,建立主轴弹塑性有限元模型并预测主轴的低周疲劳寿命;进一步开展主轴低周疲劳台架试验,对寿命预测方法进行验证。研究结果表明:履带车辆在起步阶段下的冲击扭矩是造成综合传动系统主轴低周疲劳的主要载荷;由于双侧非对称的结构特点,导致主轴右侧冲击扭矩均值是左侧的1.54倍;主轴最大Mises应力为1510 MPa,最大应变为0.0086923,均发生在右侧输出花键与过渡圆弧交界位置的齿根处,与主轴疲劳断裂位置一致;实车条件下主轴能承受冲击扭矩的次数为17082次;台架试验获得的主轴能承受冲击扭矩的次数为5000,预测获得的主轴能承受冲击扭矩的次数为5843次,仿真结果与试验结果基本吻合,验证了低周疲劳寿命预测方法的可行性。

关键词：综合传动系统主轴低周疲劳动态扭矩测试

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高速电主轴旋转精度控制与轴承沟道参数匹配

轴承 2022年第6期 23-29页

作者：崔立梁雪峰上海第二工业大学机械工程系上海201209

建立角接触球轴承套圈沟道轮廓圆度误差模型,考虑轴承圆度误差、谐波次数等沟道参数将轴承组与主轴装配,建立高速电主轴动力学仿真模型,分析了轴承沟道参数及预紧对主轴旋转精度的影响以及轴承公差等级与沟道参数的匹配,结果表明:随预... 详细信息

建立角接触球轴承套圈沟道轮廓圆度误差模型,考虑轴承圆度误差、谐波次数等沟道参数将轴承组与主轴装配,建立高速电主轴动力学仿真模型,分析了轴承沟道参数及预紧对主轴旋转精度的影响以及轴承公差等级与沟道参数的匹配,结果表明:随预紧量增加,主轴轴端径向位移减小;随圆度误差增大,主轴轴端径向位移增大;谐波次数也会对主轴轴端径向位移产生影响。分析了轴承沟道参数与公差等级的关系,以主轴旋转精度不超过4μm为例说明了不同预紧量下轴承沟道参数的匹配选择。并采用BVT-5轴承振动测试仪测量7010AC轴承外圈振动位移,验证了仿真模型的正确性。

关键词：滚动轴承角接触球轴承主轴圆度预载荷公差等级径向位移