精密离心机结构误差对其运动精度的影响研究

目的研究精密离心机结构误差对其运动精度的影响。方法基于LMS Virtual.Lab Motion平台,开展精密离心机主轴回转系统静不平衡量、静压气体轴承铅垂度、转盘与静压气体轴承垂直度等结构误差对主轴半径误差和倾角误差的影响规律研究。结果获得了精密离心机结构误差对其运动精度的影响规律。结论随着主轴回转系统静不平衡量、铅垂度误差和垂直度误差的增大,主轴回转系统的半径误差和倾角误差均线性增加。     

精密离心机加速度测量不确定度模型研究

目的为精密离心机输出加速度的测量不确定度评定提供数学模型。方法基于三类较为常用的加速度载荷模型,考虑加速度各分量之间的相关性,分别建立三类加速度测量不确定度评定模型,并对三类模型的优劣进行分析和比较。结果利用所建立的加速度测量不确定度评定模型,对六台著名精密离心机输出的加速度测量不确定度指标进行了计算和校验,计算结果与部分精密离心机的给定指标一致,分析发现另一部分精密离心机的指标并不可信。结论针对精密离心机的技术指标和技术路线,可选择对应的加速度测量不确定度评定模型进行精密离心机输出加速度的测量不确定度评定。     

污水生物处理建模水质数据误差来源分析与影响评价

为进一步提高国内基础建模数据质量,降低建模实践中的数据清洗难度,本研究以北京龙庆再生水厂生物建模过程中的实际数据问题为例,基于数理统计理论及国内污水水质特征分别构建误差来源分析方法与误差影响评价方法.通过设计补充采样与实验排查方案,成功识别数据误差来源并实现不同类型误差对数据准确性的影响量化评价.研究结果表明,污水处理厂日常的取样与化验过程中产生的随机误差不可忽视,特别是当大量随机误差存在时,对数据总体造成的波动影响无法通过数据量的积累而消除;而不同的采样位置与不当的样品保存方式则会引起水质发生变化,由此产生的系统误差将导致测量结果长期偏高/偏低.因此,在依赖人工测量数据进行建模的国内实践中,应首先对历史数据进行误差检验,再进行必要的建模补充采样,以避免补充数据质量受相同误差影响,减少非必要的人力、物力浪费.     

基于最大谱的非平稳随机振动数据分析处理方法研究

目的解决非平稳随机振动环境实测数据无法采用功率谱密度分析方法的问题。方法基于最小均方误差准则,归纳总结FFT和数字滤波两种最大谱分析方法。通过对比两种方法在不同分辨率带宽时计算的优缺点,并分析其误差。对优选出来的最大谱分析方法进行举例验证。结果理论分析和仿真结果均表明基于比例分辨率带宽的FFT最大谱分析方法的误差最小。将FFT最大谱分析方法应用于某型炸弹9个架次自由飞振动数据的处理和环境条件确定中,结果合理有效。结论可用比例分辨率带宽的FFT法分析非平稳随机振动环境实测数据,为基于最大谱制定型号振动环境试验条件提供指导。     

精密离心机静态半径测量不确定度的温度特性分析

目的研究温度对精密离心机静态半径测量不确定度的影响。方法以静态半径测量反算法为基础,推导静态半径测量不确定度的温度特性模型,设计精密恒温装置,并进行试验,获取加速度计在1 g离心机场下不同温度时的输出数据,并进行分析。结果基于温度特性模型,确定了影响静态半径测量不确定度的主要因素。试验数据结果表明,在加速度计工作范围内(50~60℃),静态半径测量不确定度随温度递增呈现“先增后减”的分布规律,且在50℃时进入到了10‒7量级。结论加速度计的温度敏感性是影响静态半径测量不确定度的最主要因素,精密控温能显著提高静态半径测量精度。     

超重力模拟试验离心机振动特性的回归分析

目的 研究试验离心机轴承座以及主轴振动随运行工况的变化规律,实现不同工况下离心机振动的预测。方法 通过试验方法分别获取不同工况下超重力模拟试验离心机的轴承座以及轴振数据。建立试验离心机的单自由度动力学模型,基于该模型,对不同工况下离心机基座振动加速度以及主轴振动位移进行回归分析。结果 离心机轴承座以及主轴振动基频均随着转速以及不平衡量的增大而增大。回归模型对轴承座以及机室基频振动数据的回决定系数均在0.9以上,对中导以及上导主轴振动位移的回归决定系数在0.7左右,对下导主轴振动位移决定系数小于0.1。结论 回归模型可以很好地解释和预测轴承座以及机室振动基频随着转速和不平衡量的变化规律,可以部分预测中导以及上导处主轴振动位移随运行工况的变化。该分析结果为大型试验离心机振动监测系统的设计以及振动特性的预测提供了参考。     

振动-离心复合下土工离心机的 工作模态试验分析

目的获得离心机静止及不同运行状态下的动态特性。方法通过离心机常规模态试验,采用SIMO识别方法,利用力锤产生瞬态激励,计算出激励点与响应点之间的频响函数,通过模态拟合,得到结构的模态参数(频率、阻尼和振型)。进行离心机工作模态试验,测量结构响应并经放大变换,选择2个以上参考点进行互谱分析,获得工作模态参数。结果离心机静止时前两阶模态为绕y轴和绕x轴偏摆,频率分别为3.23、9.94 Hz,本身一阶弯曲频率为11.17 Hz。不同转动加速度下,离心机一阶工作频率为转动频率;二阶工作模态振型为绕y轴偏摆,频率随着转速的升高而增大。结论通过模态试验分析,获得了该离心机静止及不同运行状态下的模态参数,可为有限元模型修正、结构设计及优化提供参考。     

COD在线自动监测仪测量值的修正

由于自身的独特优势,COD在线自动监测仪越来越得到人们的认可,目前已经成为实时监控的主要手段,但是由于人为误差和系统误差等原因使其测量值与真实值间的差距较大。对产生误差的原因进行了分析,介绍了在线监测仪的检定方法,并针对示值误差的消除进行实验研究,采用最小二乘法对实验数据进行拟合,从而对COD在线自动监测仪测量值进行修正。     

综合预应力与陀螺效应的TLJ500土工离心机模态分析

目的 分析获得离心机运转时各综合效应对其模态频率的影响.方法 从理论上推导结构在无离心场时,仅考虑预应力刚化效应和仅考虑旋转软化效应与综合考虑各效应时结构固有频率之间的关系.建立TLJ500土工离心机静止状态及运转状态的有限元模型,并根据TLJ500静止状态的模态试验结果对有限元模型中主轴轴承部位的材料参数进行修正识别,获得可信度更高的模型.再将修正识别得到的主轴轴承参数代入离心机运转状态的有限元模型,开展离心机运转状态的模态分析,结合理论分析结果,计算得到综合考虑预应力刚化效应与旋转软化效应时离心机关心模态频率的结果.结果 运转状态TLJ500离心机关心模态频率计算结果与试验结果比较一致.结论 仿真结果验证了文中方法的可行性,为离心机临界转速设计提供了一种可信的数值模拟预测方法.     

地球自转及天体作用力对精密离心机的影响

目的研究地球自转产生的科里奥利力及天体作用力对高精度精密离心机的影响规律。方法考虑精密离心机实际存在的各种失准角,采用齐次变换方法推导由地球自转在加速度计输入轴上产生的科里奥利加速度数学表达式;建立天体作用力对精密离心机上加速度计影响的数学关系式。结果科氏加速度对精密离心机的影响量级为10-5m/s2;月球和太阳作用力的最大影响量级之和为10-6m/s2。结论对于10-6量级精度的精密离心机,必须补偿科氏加速度的影响;月球和太阳作用力的影响可以忽略不计。     

基于CFD的土工离心机风阻及流场特性分析

目的估计土工离心机的风阻功率。方法针对一稳态运行的中低速土工离心机,利用多参考坐标系(MRF)模拟转臂与墙壁之间的相对运动,对离心机稳态运行时机室内的空气流场进行CFD仿真,对计算流体力学仿真、解析公式方法和试验的风阻功率进行对比。结果三种方法得到的风阻功率较为接近,验证了数值仿真方法的正确性。同时,研究了机室内空气流速和压力的空间分布特征,验证了经典解析公式的假设合理性。结论 CFD仿真方法避免了传统解析方法对试验数据的依赖和参数选取主观性,能够得到较高精度的分析结果,该研究为基于计算流体力学的土工离心机的高置信度风阻计算打下了基础。     

一种基于离心机试验辨识惯导平台误差系数的方法

针对离心机试验中惯导平台误差系数辨识问题,提出了一种基于谐波分析辨识误差系数的方法。首先,根据惯性器件误差模型推导了离心机试验下陀螺和加速度计的输出方程,其输出由各阶谐波分量构成。然后通过傅里叶分析得到各项谐波的幅值。最后根据谐波幅值与各项误差系数之间的关系反解得到各项误差系数。仿真结果验证了方法的有效性。     

某离心机模型辨识与仿真

目的辨识某离心机的加速度控制模型,并开展控制系统仿真和优化。方法实测某离心机运行时的转速、电压、电流等,对保载和加速状态的电流进行拟合,进而分析保载阻力、等效转动惯量等模型参数。建立离心机加速度控制系统Simulink仿真模型,进行仿真试验。结果基于辨识的模型参数进行仿真的结果与真实系统试验的结果很接近,为控制系统优化、各种试验能力和误差预估提供了可信的模型。结论采用的辨识方法可行,辨识的参数正确,离心机仿真模型运行快速正确,可供相关离心机辨识和仿真参考。     

土工离心机研制概述

简要介绍了土工离心机发展状况,结合TLJ-500型土工离心机设计情况,重点就土工离心机研制及设计需关注的问题进行讨论。比较了土工离心机的总体布局和三种不同主机结构方式的优缺点,就离心机最大加速度、有效半径、容量等土工离心机设备研制的相关指标确定进行了讨论。详细描述了土工离心机主传动系统,转动系统,油、水、气旋转接头系统,控制系统,测试系统等系统设计情况。针对离心机消耗功率、主机室内温升、实验室噪音控制等问题,对实验室建设提出几点建议。     

高动态离心机系统建模与仿真

高动态离心机是用于惯性部组件测试和考核的动态惯导测试设备,通过主轴变速旋转或改变仪器舱到主轴的距离等方式,在仪器舱内产生快速变化的加速度场,从而模拟部件或组件使用时的加速度环境。以某高动态离心机研制为背景,介绍了该设备的系统建模与仿真过程。通过在Simulink仿真平台上对设备机械系统、电机调速系统和系统扰动因素等模块化建模和时域仿真,预测了设备在不同设计参数和不同扰动条件下的时域动态特性,为系统设计和优化提供了详实完备的仿真数据支持。     

惯性系统飞行试验精度检验方法

目的针对传统工具误差分离方法得到的分离结果不够准确可信的问题,提出了一种利用等效误差实现对惯性系统精度判定的方法。方法首先基于主成分分析,定义等效误差,等效误差具有独立、无偏的性质。然后提出基于等效误差的假设检验判断惯性系统精度是否合格的方法。结果算例表明采用该方法可以实现惯性系统精度的可信判断。结论该方法解决了以往方法误差大,分析结论可信度不高的问题。     

基于ZJU400土工离心机的CFD模拟方法

目的给出可靠的CFD模拟方法,用于土工离心机风阻功率估算,得到流场及温度场模拟结果。方法针对ZJU400中高速大型土工离心机,利用结构化网格划分使转臂及内壁面处的y+值<30,使其满足湍流模型边界层厚度要求。利用k-omega SST湍流模型和MRF多参考系方法对ZJU400土工离心机进行数值模拟,对模拟所得风阻功率、流场和温度场进行对比验证。结果模拟所得风阻功率与ZJU400实测数据偏差<10%,模拟所得流场与文献[8]中的结果吻合,温度场与实测数据吻合。结论针对ZJU400中高速大型土工离心机的CFD模拟方法取得了精度较高的模拟结果,通过仿真模拟弥补了大型土工离心机实验数据缺乏问题,减少了对实验数据的依赖,为制造设计和研究大型土工离心机提供了CFD模拟方法。     

铣削工艺参数对锡铋合金表面粗糙度特征影响及试验分析

目的对锡铋合金表面粗糙度特征进行研究分析,提高表面加工质量。方法采用正交试验设计方法,以最小表面粗糙度作为优化指标,以主轴转速、铣削深度、进给速度、铣削宽度作为影响因素,进行精密铣削试验研究。结果利用方差分析确定了进给速度是锡铋合金铣削表面粗糙度最重要的影响因素,并基于田口方法优化分析得到了锡铋合金铣削加工工艺最优组合。结论采用田口法对锡铋合金铣削工艺参数优化,有效地减少了加工表面粗糙度,提高了工件表面质量。