机床导轨爬行现象的产生机理研究

机床导轨爬行严重影响机床的加工精度、表面粗糙度和定位精度,是精密机床及重型机床必须解决的问题.本文针对一类具有代表性的机床导轨系统模型,利用数值积分方法揭示系统的非线性动力学现象,讨论了机床导轨爬行现象的产生机理.通过分析可知,在系统模型传输带速度减小的过程中,系统的静平衡状态失稳,出现纯滑动和粘滞-滑动形式的导轨爬行现象.     

影响铣削颤振稳定性的因素与规律分析

应用Altintas切削颤振理论实现了铣削颤振的预测,并对影响铣削稳定性的机床系统因素进行了分析。研究发现,稳定性叶瓣图会受到机床的主轴-刀具系统模态参数影响,尤其是模态刚度、阻尼比和固有频率。另外,通过系统动刚度相同的条件下不同的阻尼比和模态刚度组合对铣削稳定性的影响分析发现,模态刚度对系统稳定性的影响要大于阻尼比的影响程度。分别对影响铣削加工稳定性的刀具参数、工件材料特性以及切削参数等因素及其对铣削稳定性的影响规律进行了分析。结果显示:减小刀具齿数、刀具螺旋角和刀具悬伸量,并增大刀具直径对于改善切削颤振有益;具有较小切向切削力系数和径向切削力系数的材料更容易实现稳定切削;减小铣削宽度,并采用顺铣方式,系统的临界切深更大。     

考虑节流形式的液体静压导轨油膜动刚度建模研究

液体静压导轨的动刚度性能直接影响着机床的加工精度。为分析不同节流形式下液体静压导轨的动刚度变化趋势,分别选取固定液阻、可变液阻与无液阻节流,建立液体静压导轨的承载力与动刚度模型。当导轨使用固定液阻或可变液阻节流时,导轨承载力F随初始阻尼比的增加而减小,随油膜厚度变化率ε的增加而增大;导轨动刚度s随初始阻尼比的增加逐渐呈现明显的峰值,且该峰值随初始阻尼比的增加逐渐向较大的油膜厚度变化率ε方向移动;在相同条件下,可变液阻节流在较小的油膜厚度变化率ε下能获得较大的导轨承载力F与导轨动刚度;无液阻节流时,导轨刚度与导轨承载力随压力比、油膜厚度变化率ε的增大呈单调递增。     

链式铸型机爬行的动力学模型和防爬行技术设计

分析了铸型机链带不规则振动、爬行的危害，建立了直线链式铸型机爬行的动力学模型，分析引起爬行的原因为动静摩擦系数相差太大，系统刚度不够。在此基础上设计了新型滚轴系统和液压张紧装置，以有效防止链带的爬行。     

机床进给爬行时的运动模型与振动方程

本文讨论了机床进给系统中因运动部件移动速度较低，因而产生爬行现象的自激振动机理。并通过对进给系统建立运动模型、导出振动方程从而对爬行现象进行了理论分析。     

基于变形敏感性分析的机床整机刚度优化分配方法

机床整机刚度的优化分配可以提高机床性能和降低成本。以某精密数控车床为例,结合多体系统理论和齐次坐标变换原理,建立了机床整机刚度与部件刚度之间的映射关系模型。利用该模型,定量计算各部件刚度对机床整机刚度的影响程度。以此为依据,选择最有效的优化部件及其刚度方向。最后,以成本最低为优化目标,采用遗传算法,完成机床主要部件刚度的优化分配。这种方法能够提高机床刚度控制的效率和效果。     

重型数控卧式车床进给系统动力学分析

重型数控卧式机床进给系统在低速运行时,易产生爬行现象,严重影响机床的加工精度、表面粗糙度和定位精度。应用齿轮系统动力学理论分析进给系统的爬行机理,建立进给系统动力学模型,利用Newmark数值方法求解该动力学模型,并采用LMS Virtual.Lab Motion软件模拟进给系统拖板箱的进给位移,为爬行问题的解决奠定基础。     

机床主轴系统静刚度分析及实验研究

为研究机床主轴系统静刚度特性,建立一种高性能加工中心主轴-轴承系统模型,该模型包括主轴转子和轴承。采用有限元法建立主轴轴系零件模型,并与轴承拟静力学模型集成得到主轴系统有限元模型,通过计算得到主轴系统3个方向的静刚度。对该机床主轴系统进行静刚度测试实验,以验证理论计算结果的正确性。研究表明:理论计算结果和实验结果具有较好一致性,因此可以有效地证明该有限元模型的准确性;此外,由于主轴系统内部存在阻尼效应及摩擦作用,卸载时静刚度大于加载时静刚度;同时其轴向静刚度存在一定非线性。     

BW60HS卧式加工中心整机模态测试

数控机床整机模态测试是分析机床抗振性、稳定性以及机床结构动力学优化设计的基础,同时也是解决机床振动问题的重要手段之一.在简要介绍数控机床模态测试原理的基础上,对沈阳机床集团BW60HS卧式加工中心的模态及动刚度进行了测试.获得了机床整机的固有频率、模态振型、阻尼比、动刚度等参数.通过测试发现,该机床滑板和立柱沿x方向的振动是该机床的薄弱环节,导致x方向动刚度显著降低.在综合分析的基础上,提出在清板和立柱内增设加强筋的方式来提高的整机系统的动结构性能.文章中的研究可为同类机床结构性能优化分析与实验提供必要的参考.     

数控机床爬行问题的分析与研究

机床爬行问题是提高机床加工精度的重要研究课题之一,是国民经济、科学研究及国防建设的重要课题。本文基于产生数控机床爬行现象的原理对机床产生爬行原因进行了理论分析,并建立了爬行的力学模型和数学模型。在对爬行原因进行合理分析的同时提出了解决数控机床爬行现象的有效措施。本文的研究对精密机床、超精密机床、数控机床的设计、制造和维修具有重要意义。     

基于 Lennard-Jones 势的界面摩擦黏滑行为动力学研究

目的研究界面摩擦过程中,原子间的相互作用关系及规律。方法基于Lennard-Jones(L-J)势理论,建立界面摩擦黏滑行为的非线弹性振子模型,并以α-Fe晶体为例进行仿真分析。结果在假设条件下,质块振动主振频率约为16 Hz;运动端宏观速度v=1×10-3m/s是主振幅值增大的临界值;刚度系数k和阻尼系数c分别在1.0~100 N/m,1.0×10-4~1.0×10-1N/(m/s)范围内变化时,粘滑频率和主振频率分别随二者的增大而提高;摩擦界面真实接触面积S在1.0×10-18~1.0×10-14m2内变化时,增大摩擦界面间的法向压力将导致黏滑强度增大。仿真计算表明:摩擦界面单个原子受到的激励力与原子间作用势及晶格常数有关,质块的黏滑行为与激励力、相对滑动速度、质块质量、系统刚度系数、系统阻尼系数及真实接触面积等内外因素有关。结论相对滑动速度或真实接触面积增大时,黏滑强度增强;质块质量、系统刚度系数、系统阻尼系数增大时,黏滑强度减弱。系统刚度系数、系统阻尼系数增大时,黏滑频率增大;质块质量增大时,黏滑频率减小;相对滑动速度、真实接触面积对黏滑频率的影响不显著。     

Intrinsic versus extrinsic effects on serrated flow of bulk metallic glasses

In this work, we systematically investigate the serrated flow behavior in the compression of bulk metallic glasses by varying the intrinsic composition and various extrinsic material and experimental factors including the sample size, the strain rate, and the testing machine stiffness. We find that the serrated flow, characterized by the amplitude of load serrations, can be suppressed for the higher Young's modulus, larger sample size, higher strain rate, and larger testing machine stiffness, respectively, and that it could completely disappear at certain critical strain rates. Meanwhile, the shape of serrated flow, which tends to become more “blunt”, manifests as the increasing ratio of the duration time to the awaiting time of the serrated events. The dependence of the serrated flow on these various factors is interpreted from the stick-slip dynamics of a single dominant shear band in compression process and can be condensed into a unified theoretical parameter k/k_cr, where k is a parameter dependent on the Young's modulus, the sample size and the machine stiffness, and k_cr is expressed as a function of temperature and testing strain rate. The implication of the stick-slip shear band dynamics together with the tuning of these material factors and test parameters will lead to the design of ductile BMGs.     

新型板坯连铸振动板簧系统的开发及应用

应用大型商业有限元计算软件ANSYS,计算得到了板弹簧导向结晶器振动系统刚度系数在不同的变形条件下并非常数这一结论,从而引出板弹簧导向结晶器振动系统的非线性特征。进而通过对系统的模态分析以及瞬态分析计算,得到了系统在低阶激励频率下得到了高阶频率共振响应的结果,并通过将计算得到的水平位移-垂直位移图谱与测试得到的结果的比较,进一步验证了模型的合理性。介绍了由此设计的新型板坯连铸液压振动装置在莱芜钢厂的应用情况。     

大型螺纹旋风铣床主传动系统轴向刚度的分析与研究

文章以大型螺纹旋风铣床的主传动系统为对象,并运用赫兹接触模型及相关理论,研究了主传动系统中丝杠螺母轴向接触刚度和支承轴承的轴向刚度与轴向负载的关系、丝杠轴及丝杠的扭转等效轴向刚度与负载作用位置的关系,并使用贡献比来评价主传动系统各组成部分对系统整体刚度的影响。计算结果表明:主传动系统整体刚度随轴向负载增加呈非线性增加,在丝杠中间处时系统整体轴向刚度值最小,且整体轴向刚度主要取决于轴承轴向刚度和丝杠轴的轴向刚度。其中,轴承刚度贡献比最大,为65%以上,丝杠轴的轴向刚度贡献比小于31%,而丝杠螺母接触和丝杠扭转引起的轴向刚度的贡献比非常小。因此提高轴承轴向刚度是提高大型螺纹旋风铣床主传动系统刚度的关键。     

Storsional self-excited vibration of rolling mill

The roller‘s torsional self-excited vibration caused by roller stick-slip, and its influence on strip surface quality have been studied. Based on analysis of roller working surface stick-slip, roller rotation dynamics equations have been established. The nonlinear sliding-frictional resistance has been linearized, and dynamics equations have been solved according to the characteristics of stick and slip between roller and strip. The results show that: 1) with decreasing stick time tl, torsional vibration wave pattern gradually transforms from serration into sinusoid, and frictional self-excited vibration can cover all frequency components which are lower than that of free vibration; 2) stick time tl is directly proportional to torque increment AMR, and is inversely proportional to live shaft stiffness K and drive shaft rotational velocity ω; 3) when slip time t2 is basically steady, the longer the stick time, the larger the energy that system absorbs and discharges. As the sliv time is a constant, it easily arouses strip surface shear impact and surface streaks.     

高速机床主轴－轴承系统动态性能研究

为研究主轴－轴承系统的动态性能,以某型号精密卧式加工中心主轴系统为研究对象,通过偏心质量激励法测得主轴支承轴承刚度,采用Timoshenko梁单元对主轴进行有限元建模,系统地分析了主轴离心效应、轴承预紧力对于主轴动态性能的影响,并进行了实验验证。结果表明：提高预紧力可有效增加主轴轴承刚度,提高主轴动态性能。同时证明采用有限元法计算主轴轴承的刚度是一种行之有效的方法。     

Distinguish method of failure on reinforced concrete frame buildings with masonry infill walls

In the past researches, the influence of the weigh for the masonry infill walls on reinforced concrete frame was only considered in the calculation of the structure for the reinforced concrete frame buildings with masonry infill walls, the action of lateral resistant thrust of the masonry infill walls to reinforced concrete frame was usually neglected. A large of model experiments, theoretical analyses and investigations for the damage due to earthquake have been shown that reinforced concrete frame buildings with the masonry infill walls can not only raise the lateral resistant thrust of whole structure, but also put off the production of plastic hinge and raise the bearing capacity of whole structure. In this paper, a mixed element model was made up of the element for reinforced concrete frame bar and the plane element for masonry infill wall, This model, which was loaded by the statically admissible in groups horizontal load P and the identical vertical load was analyzed. The bending momentsM _c on the column ends was obtained. The limited bending moments My was calculated under the given stiffness, reinforcement bar and ratio of axial pressure. From the calculation and comparison, the distinguish conditions of plastic failure under various the masonry infill walls and different stiffness were obtained, the mechanism of the plastic hinges on the frame was discussed.     

直驱式回转工作台传动性能分析

针对精密卧式加工中心性能不断提升需求,对其回转工作台的传动精度、快速响应特性、加工稳定性等提出更高要求,通过建立精密回转工作台动力学模型,计算系统在扭转振动、时变啮合刚度、误差激励等因素作用下的动态响应,分析系统动态特性。同时建立其传动精度模型,计算传动系统在各误差因素作用下系统传动精度。研究表明:传动系统在高速输入情况下振动情况良好,传动系统可以获得很高的动态响应性能;其定位精度与重复定位精度均满足设计要求,系统可以获得良好的传动精度。