浅谈直线电机在数控机床中的应用及发展趋势

1．高速加工对机床进给系统的要求高速切削理论创立以来,特别是应用于立铣刀加工铝合金获得巨大成功后,高速机床得到了迅猛发展。紧随高速机床之后,标准机床的切削速度也越来越快,主轴转速已高达12000ffmin,进给量可达25m／min。高速机床在提高主轴转速的同时,必须具有高的轴向进给速度和高的进给加、减速度。传统的滚珠丝杠进给系统由于本身结构的限制,难以满足以上要求。这样,以直线电机驱动的高速机床进给系统便应运而生。     

木塑复合材料铣削加工表面粗糙度及其预测模型的研究

在木塑复合材料（WPC）的加工过程中,加工精度低、切削表面质量差等问题时有发生,而切削力和切削温度对刀具的寿命和加工表面质量有着非常重要的影响。采用硬质合金单齿柄铣刀对木塑复合材料进行铣削试验,研究主轴转速、进给速度、切削深度等切削参数对切削力、切削温度、加工表面粗糙度的影响。在试验数据的基础上,采用BP神经网络建立了WPC加工表面粗糙度的预测模型。结果表明,随着主轴转速增大,WPC的切削力减小,切削温度增大,表面粗糙度减小;随着进给速度增大,WPC的切削力增大,切削温度减小,表面粗糙度增大;随着铣削深度增加,WPC的切削力增大,切削温度增大,表面粗糙度逐渐增大。建立的预测模型具有较高的精度,能够用于WPC铣削加工表面粗糙度的预测,为提高WPC加工表面质量、刀具使用寿命提供了理论和实践指导。     

作业参数对挖坑机动态力学参数影响的试验研究(Ⅰ)--挖坑机动态力学参数的测试与研究

挖坑机动态力学参数与其影响因素关系的研究,是一项重要的基础研究.在自行研制的挖坑机动态力学参数测试试验装置上,采用传感器电测方法,通过计算机数据采集系统,实现对挖坑作业过程中力学参数的动态实时记录.通过单因素试验和多因素正交试验相结合的方法,模拟生产现场作业条件(不同钻头转速、钻头进给速度),得出作业参数与钻头的动态力学参数(扭矩和进给阻力)间的影响因素关系.通过数据分析得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系,绘出关系曲线,作出曲线拟合方程,从而找出钻头动态力学参数达到最优时各影响因素值,为挖坑机设计提供理论依据.该试验手段及设备在营林与园林机械挖坑机测试研究领域是一个创新.     

作业参数对挖坑机动态力学参数影响的试验研究(Ⅰ)——挖坑机动态力学参数的测试与研究

挖坑机动态力学参数与其影响因素关系的研究,是一项重要的基础研究.在自行研制的挖坑机动态力学参数测试试验装置上,采用传感器电测方法,通过计算机数据采集系统,实现对挖坑作业过程中力学参数的动态实时记录.通过单因素试验和多因素正交试验相结合的方法,模拟生产现场作业条件(不同钻头转速、钻头进给速度),得出作业参数与钻头的动态力学参数(扭矩和进给阻力)间的影响因素关系.通过数据分析得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系,绘出关系曲线,作出曲线拟合方程,从而找出钻头动态力学参数达到最优时各影响因素值,为挖坑机设计提供理论依据.该试验手段及设备在营林与园林机械挖坑机测试研究领域是一个创新.     

氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺试验研究

在采用封闭式阴极装置实现高速ELID磨削的基础上,对氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺机理进行了研究.通过与非ELID高速磨削工艺的对比,揭示了氮化硅陶瓷ELID高速磨削的工艺机理,并给出了其表面粗糙度、磨削力与工艺参数之间的变化规律.这些规律表明:ELID高速磨削工艺能大大地减小氮化硅陶瓷的表面粗糙度值及磨削力,获得较好的表面质量.此外,砂轮线速度和磨削深度对其表面粗糙度值没有显著影响,且变化没有明显规律;而工件速度对表面粗糙度值存在一定的影响,表面粗糙度值随着工件进给速度的提高而增加,即表面加工质量有下降的趋势;ELID高速磨削工艺中的各类磨削参数均对氮化硅陶瓷的磨削力产生重大影响:磨削深度增加或工件速度的加快,都使磨削力变大;砂轮线速度的增加则导致磨削力下降.     

挖坑机动态力学参数测试试验装置的研制

挖坑机动态力学参数 (扭矩和入土阻力 )与其影响因素 (钻头转速、钻头进给速度、土壤质地、土壤硬度、土壤湿度 )以及工作部件结构参数之间的关系 ,是一项重要的基础理论研究 .试验装置是进行研究的必备条件 ,为此作者自行研制了挖坑机动态力学参数室内测试试验装置 .该试验装置能根据试验要求 ,改变各影响因素值 ,采用传感器电测方法 ,通过计算机数据采集系统 ,在挖坑作业全过程中 ,实现对力学参数的动态实时记录 ,在营林机械有关挖坑机研究领域是一项创新 .已完成的试验证明 ,该试验装置性能稳定 ,工作可靠     

双螺旋旋耕埋草模型刀辊工作扭矩试验

为研究双螺旋旋耕埋草刀辊对水田土壤耕整时的工作性能,以相似原理为理论依据,基于LabVIEW搭建扭矩测试平台,制作与原型大小比例为1∶2的模型刀辊,以工作扭矩为评价指标,以土壤含水率、前进速度、刀辊转速和耕深为试验因素,在室内土槽条件下对该模型刀辊的工作扭矩进行研究。单因素试验结果表明:在试验范围内,模型刀辊的工作扭矩随前进速度的增加而增大,随刀辊转速的增加而减小。选取L18(37)正交表,开展上述4因素对模型刀辊工作扭矩影响的正交试验,极差结果显示,土壤含水率、耕深、前进速度及刀辊转速对模型刀辊的工作扭矩的影响程度依次降低,方差分析结果显示,土壤含水率、耕深、前进速度对工作扭矩有极显著的影响,刀辊转速对工作扭矩影响不显著。     

对称角铺设矩形叠层复合材料板受低速冲击时的解层破坏分析

研究了低速冲击作用下复合材料结构破坏行为与冲击速度及材料属性间的关系.采用碰撞力分段模型和一阶剪切理论分析了给定初始速度的铁球与四边夹支的叠层复合材料板中心发生碰撞的动力学行为,包括碰撞力及表面沉陷随时间的变化规律;然后根据忽略厚度的界面模型假设及简化的Tsai-Wu张量破坏准则对叠层复合材料板的解层破坏进行了计算和分析.结果表明最大碰撞力与初始碰撞速度成正比,夹支矩形叠层复合材料板的解层破坏区域最先出现在应力幅值较大的中轴线及边界附近,并随初始碰撞速度的增大而扩展并改变几何形状.     

电链锯锯切试验台设计及影响锯切性能因素的遴选

根据电链锯锯切机理,以锯切比功为锯切性能主要评价指标,以切削力、进给力、进给速度、链轮轮轴扭矩、链轮轮轴转速为电链锯锯切试验台的主要功能参数,在借鉴已有研究成果基础上,设计了电链锯锯切试验台.以红松、杨木两个树种木材作为试材,采用3种不同的锯链对试材进行锯切试验,应用多因素正交试验、单因素试验对电链锯锯切指标影响因素进行分析,检测电链锯锯切试验台性能.结果表明:设计的锯切试验台,结构设计合理,能够完成目标参数的测定.各因素对切削力的影响,由大到小依次为锯口长度、锯切深度、含水率、切削速度;各因素对锯切比功的影响,由大到小依次为锯口长度、含水率、切削速度、锯切深度.单因素影响试验表明,木材含水率、锯口长度、锯切深度的增加均会导致电链锯锯切过程中切削力和进给力的增加,切削速度对切削力和进给力的影响较小;锯口长度、锯切深度的增加会导致锯切比功降低,含水率、切削速度的增加会导致锯切比功增加.保持较低的木材含水率、较高的电机转矩、较大的锯口长度、较大的锯切深度,可获得更高的锯切效率;在试验范围内,当含水率为10％、锯口长度为20 cm、锯切深度为10 mm、切削速度为14 m/s时,电链锯取得最优锯切效率.     

秸秆炭化烟气两级除尘装置设计及数值模拟

为提高秸秆炭化烟气的除尘效率,在典型旋风分离器基础上,在排气管中增设回转拨指轮,构成两级除尘。利用SolidWorks和ANSYS ICEM软件对其建模和网格划分,在数值模拟软件FLUENT中采用RNG k-ε模型和RSM模型相结合的方法进行流场模拟,建立了流场理论模型。采用DPM模型对颗粒的分离效率进行模拟,测试在同一烟气进口速度(20 m/s)条件下,典型旋风分离器及不同回转转速(0、900、1 450、2 900r/min)下两级式除尘装置内部烟气流场的静压、切向速度、径向速度、轴向速度分布及不同粒径颗粒的分离效率。结果表明,与传统旋风除尘器相比,回转拨指轮对除尘器内的静压有较大的影响,且静压随转速的增大而增大;回转拨指轮转速对流场切向速度亦有较大的影响,随转速提高,切向速度增大,但对径向速度和轴向速度的影响较小;两级除尘及内部回转拨指轮转速对1μm颗粒收集无较大影响,但对于10μm以上的颗粒,可显著提高分离效率,且随转速增大分离效率有所提高,但不同转速对分离效率的影响差异不显著。     

可调间隙脱粒分离装置的设计与试验

针对联合收割机田间收获时喂入量不稳定导致收获性能欠佳的问题,提出通过调节脱粒间隙以适应不同喂入量工况的解决斱案。为实现脱粒间隙可调节,基于4LZ–1.0型小型联合收割机,设计了一种直径可调的脱粒滚筒。滚筒由主轴、齿杄、间隙调节机构、间隙控制机构等部件组成。通过间隙控制机构驱动间隙调节机构,改变脱粒滚筒直径,实现脱粒间隙调节,间隙调节范围为10～40 mm。以喂入量、滚筒转速、脱粒间隙为影响因素,以未脱净率、夹带损失率、含杂率为评价指标进行脱粒性能试验。通过回归分析,分析了各因素对装置脱粒分离性能的影响,幵根据综合评价回归斱程分析得出了不同喂入量下的较优滚筒转速及脱粒间隙。喂入量小于0.876kg/s时,滚筒转速应匹配700 r/min的低速档,喂入量大于0.876 kg/s时,应匹配1 300 r/min的高速档。     

基于材料滞后效应的钻具旋转状态分析

为了确定钻具在井下的旋转方式以及不同旋转方式之间的转换规律,分析了钻柱材料滞后效应、钻柱弯曲挠度、转盘转速以及钻柱与井壁间摩擦系数和滚动摩阻系数对钻柱旋转方式的影响。通过研究发现,钻柱的弯曲和滞后效应是引起钻柱公转和偏磨的主要原因,钻压小于钻柱临界钻压的情况下,钻柱不会出现公转和偏磨现象;中和点上方6.5个无因次单位长度以下的钻柱才存在公转、自转和涡动3种旋转形式,特定的钻井参数条件下,滞后效应会导致钻柱在不同旋转方式之间频繁转换,从而影响钻柱安全;上部钻柱只存在涡动和自转2种稳定的旋转状态,不会出现公转和偏磨现象,偏磨后的钻杆可在上部使用。     

高速、超高速磨床机械安全设计框架研究

高速、超高速磨床在加工过程中由于主轴速度高、切削力大、进给速度快、砂轮旋转速度高，其危害性极大。本文根据机械安全设计的方法，针对影响高速、超高速磨床安全的各个子系统的危险情况和风险，探讨高速磨床的安全设计总体技术方案和技术路线，为寻求建立适合于高速、超高速磨削工况下的风险评价体系和寻找出最优的风险评价数学模型探路，为高速加工机床的机械安全设计提供理论依据和设计方法。     

高速气磁轴承主轴系统结构设计及静态特性分析

利用主动磁轴承可提高气磁轴承的回转精度,实现高速运转的原理,笔者设计了一种高速气磁轴承主轴系统机构,并对主轴气磁轴承系统进行了数学建模,以及气磁轴承的控制方案设计,分析了气磁轴承的静态特性。该研究为改进气磁轴承的结构和提高其性能提供了理论依据。     

双边齐切式柑橘修剪机设计

针对当前柑橘果树一般采用交替结果模式从而需要对柑橘果树进行整行齐切的问题,设计了一种符合规范化果园修剪需要的空间可调双边齐切式柑橘修剪机。锯切台架试验表明,锯片转速为3 000 r/min、进给速度为0.6 m/s时,锯切能耗和修剪效果最佳。柑橘修剪机修剪宽度调节范围为1.6～2.4 m,修剪高度调节范围为2.0～2.5 m。功能展示表明,修剪机在不同修剪形状下进行齐切作业,修剪机最大漏割率为10.1%,最小漏割率为3.5%,修剪合格率高于88%,修剪树形和断面符合农艺要求。     

双燃料发动机速度特性数学模型的研究

采用回归分析方法对双燃料发动机速度特性试验结果进行分析,建立了功率、扭矩与转速间的数学模型,模型决定系数(R2)均达到0.99以上。并对模型进行了数学分析,获得了功率和扭矩的变化速率、最大功率及其置信区间、扭矩的拐点及最速下降区间等结果。最后通过实例分析讨论了模型的应用。     

肉兔养殖用弹簧螺旋喂料机输送性能试验研究

针对弹簧螺旋喂料机在肉兔养殖的颗粒饲料输送过程中存在易破碎、易残留、料盒喂料量波动大的问题,同时为了提高弹簧螺旋喂料机的输送量,对弹簧螺旋喂料机输送过程中颗粒饲料的受力状态和输送机理进行分析;采用自行设计的弹簧螺旋喂料机试验平台,以颗粒饲料破碎率、管内残留率、输送量和喂料稳定性为评价指标,以进料口处绞龙固定连接轴的长度、螺旋间隙、螺旋转速为试验因素进行组合正交试验。试验结果表明:1)螺旋间隙对破碎率、残留率、输送量和喂料稳定性均有显著性影响(P0.05),螺旋转速和轴长仅对输送量有显著性的影响(P0.05);2)随着间隙的增大,破碎率、残留率显著降低,喂料稳定性及输送量显著提高;随着转速增加、轴长减少,输送量显著提升;3)优化后的弹簧螺旋喂料机参数组合为绞龙固定连接轴的长度180mm、螺旋间隙4.6mm(螺旋管内径为46mm)、螺旋转速169r/min,与现有的弹簧螺旋喂料机输送性能相比,其破碎率降低了84.7%,残留率降低了3.9%,输送量提高了30.7%,喂料稳定性提高了27.1%     

干燥条件对苜蓿品质的影响

通过单因素试验研究了节能型牧草四重滚筒干燥机各参数在烘干过程中对苜蓿干燥速率及品质的影响;以粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、可消化干物质(DDM)、干物质采食量(DMI)、相对饲喂价值(RFV)、感官评价等作为品质检测指标确定干燥过程中各参数范围。使用SAS数据分析软件对试验数据进行分析。结果表明,喂入量、滚筒转速、热风流量均对降水速率和苜蓿品质有显著影响。通过对干燥速率、干草品质以及感官评价的分析,确定了单因素较优水平:喂入量35 kg.min-1,滚筒转速12 r.min-1,风机流量60%。