转子自适应主动平衡算法及电磁平衡头单盘平衡试验 被引量：11

1

作者 樊红卫 智静娟 +3 位作者 史必佳 景敏卿 刘恒 张旭辉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期15-21,29,共8页

为了实现转子不停机平衡,研究了一种自适应主动平衡算法。基于单平面影响系数平衡方程,通过引入增益因子提高平衡迭代过程稳定性,并引入遗忘因子实现影响系数在线估计,构建了单平面在线自适应平衡算法的数学模型。为验证所提出的平衡算... 为了实现转子不停机平衡,研究了一种自适应主动平衡算法。基于单平面影响系数平衡方程,通过引入增益因子提高平衡迭代过程稳定性,并引入遗忘因子实现影响系数在线估计,构建了单平面在线自适应平衡算法的数学模型。为验证所提出的平衡算法的有效性,设计了一种含有永磁体的电磁圆环形主动平衡头,通过线圈电磁场与永磁体间的磁力作用驱动配重盘步进转动,依靠磁阻最小原理自锁。针对所设计的电磁平衡头,提出了一种单盘转动平衡策略,对平衡补偿量相位进行了校正。开展了不同不平衡量和转速下电主轴主动平衡试验,获得了平衡过程的时域波形、振幅下降率、平衡步数和配重盘终位置。试验结果表明:不平衡量为24.59g·cm∠180°时振幅降低42.65%,不平衡量为24.59g·cm∠285°时振幅降低37.8%;转速为2 400r·min^(-1)时振幅降低40%,转速为3 000r·min^(-1)时振幅降低60%。研究结果证明了所提出的平衡算法和装置是可行、有效的。 展开更多

关键词 转子 自适应平衡 电磁平衡头 平衡试验 电主轴

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电磁平衡头转子系统振动建模及模态试验研究 被引量：4

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作者 梁警威 刘保国 +2 位作者 冯伟 梅俊伟 杨淮文 《机电工程》 CAS 北大核心 2021年第10期1355-1360,共6页

针对电磁主动平衡系统中转子系统的振动问题,对平衡头转子系统进行了振动建模,并对其模态特性进行了研究。首先,根据平衡头结构特征和零部件之间的装配关系,将平衡头简化为28个梁单元、10个集中质量单元和4个弹性支撑单元;然后,依据简... 针对电磁主动平衡系统中转子系统的振动问题,对平衡头转子系统进行了振动建模,并对其模态特性进行了研究。首先,根据平衡头结构特征和零部件之间的装配关系,将平衡头简化为28个梁单元、10个集中质量单元和4个弹性支撑单元;然后,依据简化的模型参数,在SAMCEF中建立了转子的有限元分析模型,计算了转子系统的前三阶自由和约束模态频率;最后,通过试验方法,验证了转子系统有限元分析结果及振动模型简化方法的正确性。研究结果表明:转子系统前三阶自由模态频率为2398 Hz、4365 Hz和5161 Hz,前三阶约束模态频率为655 Hz、999 Hz和2398 Hz;试验测得一阶自由模态和约束模态分别为2380 Hz和665 Hz,和有限元分析结果的误差限仅为1.17%和2.3%;试验结果验证了平衡头结构简化方法和支撑简化、计算的正确性和有限元计算方法的有效性,为平衡头的开发设计和振动研究提供了重要参考。 展开更多

关键词 电磁平衡头 转子振动建模 SAMCEF 锤击法 模态特性分析

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提高电磁平衡头运动平稳性的驱动参数优选方法 被引量：1

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作者 杨婷婷 景敏卿 +1 位作者 樊红卫 刘恒 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期14-20,共7页

不平衡是旋转机械运行过程中的常见故障之一,为了在线消除不平衡需要设计主动平衡装置。提出了一种电磁式主动平衡装置的结构,阐述了其作动原理,基于此重点研究了电磁平衡头的运动平稳性。建立了平衡头的三维有限元简化模型,分析了不同... 不平衡是旋转机械运行过程中的常见故障之一,为了在线消除不平衡需要设计主动平衡装置。提出了一种电磁式主动平衡装置的结构,阐述了其作动原理,基于此重点研究了电磁平衡头的运动平稳性。建立了平衡头的三维有限元简化模型,分析了不同驱动波形下平衡头的运动规律,据此确定了方波驱动方案。针对方波驱动电流大小和通电时间,通过Ansoft-Maxwell-3D仿真分析和实验验证可知,当线圈励磁电流的通、断电时间之比为1:1、通电时间为64 ms、电压大小为10.5 V时,方波驱动的电磁平衡头能够获得良好的作动平稳性。 展开更多

关键词 电磁平衡头 运动平稳性 方波驱动 电磁场有限元分析

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电磁平衡头自锁力矩随永磁体参数变化规律研究 被引量：4

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作者 梁警威 丁浩 +3 位作者 刘保国 申会鹏 梅俊伟 刘彦旭 《机床与液压》 北大核心 2021年第13期161-165,共5页

电磁平衡头自锁力矩具有驱动和自锁作用,其评价指标分别为自锁力矩一个步距角内做功和自锁力矩峰值。在保持齿盘参数不变的前提下,通过建立平衡头自锁磁路的三维模型,基于Ansoft Maxwell-3D瞬态求解器,采用有限元分析方法,研究不同永磁... 电磁平衡头自锁力矩具有驱动和自锁作用,其评价指标分别为自锁力矩一个步距角内做功和自锁力矩峰值。在保持齿盘参数不变的前提下,通过建立平衡头自锁磁路的三维模型,基于Ansoft Maxwell-3D瞬态求解器,采用有限元分析方法,研究不同永磁体数量、材料、形状和位置参数下自锁力矩峰值、做功及其比值的变化规律。结果表明:自锁力矩峰值、整周期做功随永磁体数量、长度、直径的增加而增加,随气隙增加而减小,随偏心率变化呈抛物线改变;峰功比在磁路轴向投影不变时近似为常数0.34,在永磁体数量变化时近似为0.31,随永磁体直径的增加呈指数减小。 展开更多

关键词 电磁平衡头 永磁体参数 自锁力矩 峰功比

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电磁平衡头齿盘齿形参数对自锁力矩的影响研究 被引量：5

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作者 梁警威 刘保国 申会鹏 《机电工程》 CAS 北大核心 2021年第2期245-249,共5页

针对电磁主动平衡头自锁力矩问题,通过大量仿真分析的方法,得出了磁盘参数对自锁力矩的影响规律。首先,根据磁路自锁原理,针对特定结构,将自锁磁路简化为由磁盘、永磁体和支撑环3个零件构成的结构并建立了三维模型;其次,借助有限元分析... 针对电磁主动平衡头自锁力矩问题,通过大量仿真分析的方法,得出了磁盘参数对自锁力矩的影响规律。首先,根据磁路自锁原理,针对特定结构,将自锁磁路简化为由磁盘、永磁体和支撑环3个零件构成的结构并建立了三维模型;其次,借助有限元分析的方法,通过改变单一变量,分别计算了齿盘上不同齿数、齿长、齿边距、齿张角对自锁力矩峰值的影响;最后,对仿真结果进行了分析,得出了4种参数的设计优化方法。研究结果表明:自锁力矩峰值随齿数的增加呈抛物线式大幅增大;自锁力矩峰值随齿长的增大而增大;齿边距和永磁体直径的比值在0.01~0.03之间时,自锁力矩峰值能取得较大且相对稳定的值;齿张角为15°时,自锁力矩峰值较大且设计计算、加工方便。 展开更多

关键词 电磁平衡头 永磁自锁力矩 齿形参数

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电磁平衡头自锁力矩有限元分析及试验研究 被引量：3

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作者 梁警威 刘保国 +1 位作者 申会鹏 梅俊伟 《机电工程》 CAS 北大核心 2021年第4期503-506,共4页

针对电磁主动平衡头自锁力矩问题,在特定结构下,通过对磁路进行工艺简化,建立了自锁磁路三维模型。采用ANSOFT MAXWELL计算了磁路气隙长度从0.1 mm到0.5 mm自锁力矩峰值;根据自锁原理搭建了试验平台,基于LabVIEW软硬件平台进行了自锁力... 针对电磁主动平衡头自锁力矩问题,在特定结构下,通过对磁路进行工艺简化,建立了自锁磁路三维模型。采用ANSOFT MAXWELL计算了磁路气隙长度从0.1 mm到0.5 mm自锁力矩峰值;根据自锁原理搭建了试验平台,基于LabVIEW软硬件平台进行了自锁力矩峰值测试试验,通过改变气隙调节垫片数量测得了同等自锁力矩峰值。研究结果表明:自锁力矩峰值随气隙增大呈类似指数函数减小;由于加工误差和材料缺陷试验测试结果小于有限元分析结果,但误差在20%以内,满足工程要求,试验结果验证了有限元分析结果的有效性;该研究为平衡头的开发和设计提供了重要参考。 展开更多

关键词 电磁平衡头 自锁力矩峰值 ANSOFT MAXWELL LABVIEW

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一种电磁式自动平衡头设计计算与响应试验 被引量：11

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作者 樊红卫 景敏卿 +3 位作者 王仁超 刘恒 辛文辉 智静娟 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期807-811,971,共5页

为了提高转子动平衡的精度和效率,针对高速电主轴-砂轮系统,提出了其在线自动动平衡方案。设计并开发了一款自锁型电磁环式在线自动平衡头。计算了该平衡头的配重量、电磁自锁力矩以及可以承受的最大轴角加速度。搭建了平衡头校正能力... 为了提高转子动平衡的精度和效率,针对高速电主轴-砂轮系统,提出了其在线自动动平衡方案。设计并开发了一款自锁型电磁环式在线自动平衡头。计算了该平衡头的配重量、电磁自锁力矩以及可以承受的最大轴角加速度。搭建了平衡头校正能力考核试验台,完成了模拟组合转子在1 878r/min的平衡机上预平衡和平衡头在1 300r/min的振动响应测试。结果表明:平衡头最大配重量为33.77g·cm,自锁合力矩为2.354 6N·m,可承受的最大轴角加速度为5 010rad/s2,在配重范围内振动响应规律基本正确且对轴的正反转具有较好的重复性。 展开更多

关键词 高速电主轴 电磁平衡头 在线自动动平衡 电磁自锁力矩 振动响应测试

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电磁式自动平衡头过盈配合设计方法 被引量：5

8

作者 王仁超 胡勇 +3 位作者 周桐 田光明 景敏卿 樊红卫 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期163-168,共6页

针对砂轮-电主轴系统的在线动平衡需求,提出了应用于砂轮-电主轴系统的电磁式自动平衡系统方案,设计开发了电磁式自动平衡系统的关键部件即电磁式自动平衡头。使用有限元方法对电磁式自动平衡头过盈配合设计方法展开研究,仿真结果表明,... 针对砂轮-电主轴系统的在线动平衡需求,提出了应用于砂轮-电主轴系统的电磁式自动平衡系统方案,设计开发了电磁式自动平衡系统的关键部件即电磁式自动平衡头。使用有限元方法对电磁式自动平衡头过盈配合设计方法展开研究,仿真结果表明,适用于笔者提出的电磁式自动平衡头的过盈量范围为4~16μm。选取5μm过盈量制作样机,满足实际使用要求。测试了该电磁式自动平衡头在1 834r/min转速下的振动抑制性能,振动加速度幅值降低80%以上。 展开更多

关键词 电磁式自动平衡头 多层过盈配合 过盈量 旋转速度

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电磁式自动平衡头在线动平衡实验及应用研究 被引量：9

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作者 欧阳红兵 赵永彬 汪稀萱 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期24-26,共3页

利用电磁式自动平衡头 ,本文对柔性转子系统进行了在线自动平衡的实验研究 ,采用快速时间控制法 ,平衡速度快 ,平衡时间短。将该平衡头应用到风机的在线自动平衡 。

关键词 动平衡 实验研究 柔性转子系统 风机 计算机平衡 电磁式自动平衡头

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冷却润滑参数对电磁自平衡电主轴温升影响的研究 被引量：3

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作者 樊红卫 吴腾庆 +2 位作者 刘恒 肖玲 程文杰 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第8期46-49,共4页

高速电主轴高度紧凑的结构使其在服役过程中散热困难,常采用油雾润滑和循环水冷方式强制降温。以一种新型电磁自平衡电主轴为对象,研究了异步电动机、滚动轴承和电磁平衡头生热原理;分析了主轴系统传热机制;采用有限元热分析对170MD12Y1... 高速电主轴高度紧凑的结构使其在服役过程中散热困难,常采用油雾润滑和循环水冷方式强制降温。以一种新型电磁自平衡电主轴为对象,研究了异步电动机、滚动轴承和电磁平衡头生热原理;分析了主轴系统传热机制;采用有限元热分析对170MD12Y16-EMAB45电磁自平衡电主轴进行了稳态温度场分析,研究了冷却液流量、压缩空气流量对电主轴最大温升的影响规律。结果表明:电磁平衡头对电主轴温升影响总体很小,电磁自平衡电主轴具有良好热特性;获得了最佳温控参数,为这种电主轴的优化设计和工程应用奠定了基础。 展开更多

关键词 电主轴 电磁平衡头 温升 润滑 冷却

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基于PC/104总线的电磁型转子自动平衡控制系统

11

作者 曹晰 陈立芳 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第22期4744-4747,4759,共5页

为解决工业现场对转子自动平衡控制系统体积、可靠性及响应速度等实际要求,构建了基于PC/104总线的双盘自由旋转电磁型转子自动平衡控制系统,并给出了可相对转轴正反两个方向自由转动的双平衡盘移动控制策略。该系统可在工业现场狭小空... 为解决工业现场对转子自动平衡控制系统体积、可靠性及响应速度等实际要求,构建了基于PC/104总线的双盘自由旋转电磁型转子自动平衡控制系统,并给出了可相对转轴正反两个方向自由转动的双平衡盘移动控制策略。该系统可在工业现场狭小空间内就地安装,防尘抗震。实验结果表明,平衡系统移动迅速、准确,缩短了动平衡时间,提高了控制精度;该研究使转子自动平衡系统更加实用化,拓宽了其应用前景。 展开更多

关键词 PC/104 电磁平衡头 平衡盘 移动控制 自动平衡系统

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高速磨削过程在线自动动平衡控制方法及仿真研究 被引量：4

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作者 尹明泉 景敏卿 +1 位作者 刘恒 樊红卫 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第12期44-48,共5页

提出了电磁式动平衡头的整体结构、配重盘结构及测控系统的现场安装,根据电磁式平衡头的运动特点设计了整体测控方案。提出了一种有效的在线自动平衡控制策略——基于影响系数法的控制方法。并采用Matlab/Simulink仿真功能,编写了基于... 提出了电磁式动平衡头的整体结构、配重盘结构及测控系统的现场安装,根据电磁式平衡头的运动特点设计了整体测控方案。提出了一种有效的在线自动平衡控制策略——基于影响系数法的控制方法。并采用Matlab/Simulink仿真功能,编写了基于影响系数法的控制算法以此来验证该方法的可行性,通过仿真得到的结果表明该平衡控制方法可以很好的适用于自动平衡控制系统中,也为今后整个电磁式自动平衡测控系统的开发提供了参考和依据。 展开更多

关键词 高速磨削 电磁平衡头 自动平衡 测控系统 影响系数法

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