發(fā)布時(shí)間：2020-10-13 12:59

　　 工件的加載試驗(yàn)是工件力學(xué)性能考核的重要內(nèi)容,是保證產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)可靠性的必要條件。提高加載效率,縮短試驗(yàn)時(shí)間,降低試驗(yàn)成本,提高試驗(yàn)水平-是相關(guān)試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),更是工件試驗(yàn)的需要。在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域,工程中幾乎所有零件都承受著動(dòng)態(tài)載荷,所以動(dòng)態(tài)加載測(cè)試反映出的結(jié)果更為安全可靠。直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展,提供了很好的動(dòng)力和載荷運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。本文以對(duì)試件施加高頻交變載荷的疲勞試驗(yàn)為例,建立了運(yùn)用直線(xiàn)電機(jī)作為動(dòng)力源的思路和實(shí)現(xiàn)方法。以有鐵芯永磁同步直線(xiàn)電機(jī)為動(dòng)力源,對(duì)實(shí)施動(dòng)態(tài)加載及其應(yīng)用的可行性、有效性等問(wèn)題展開(kāi)廣泛探索。首先,本文對(duì)直線(xiàn)電機(jī)作動(dòng)器定義進(jìn)行了說(shuō)明,并對(duì)其輸出動(dòng)態(tài)載荷的相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)了理論分析。包括輸出動(dòng)態(tài)載荷的條件、影響因素以及這些因素之間的關(guān)系,傳感器的動(dòng)態(tài)性能以及作動(dòng)器的支撐導(dǎo)向等。其次,以所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置為例,建立了直線(xiàn)電機(jī)作動(dòng)器的控制模型。利用三閉環(huán)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)作動(dòng)器輸出推力的調(diào)節(jié),各閉環(huán)均采用PID控制。本文分別對(duì)控制卡的速度環(huán)及位置環(huán)PID進(jìn)行了參數(shù)整定,并通過(guò)MATALB仿真對(duì)其進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化。再次,針對(duì)直線(xiàn)電機(jī)當(dāng)前的應(yīng)用現(xiàn)狀,以現(xiàn)有的產(chǎn)品為依托,提出、設(shè)計(jì)了一種多臺(tái)(兩臺(tái)及以上)的“并聯(lián)式”新型結(jié)構(gòu),旨在用來(lái)增大電機(jī)的輸出推力。同時(shí)又如同單臺(tái)電機(jī)一樣具有較好的動(dòng)態(tài)性能。本文中著重以三臺(tái)電機(jī)同步使用為例從機(jī)械結(jié)構(gòu),導(dǎo)向以及驅(qū)動(dòng)控制等方面作了詳細(xì)的陳述。最后,為了驗(yàn)證前述理論、方法的正確性及合理性,設(shè)計(jì)了以有鐵芯永磁同步直線(xiàn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)的試驗(yàn)裝置,并展開(kāi)了數(shù)百萬(wàn)次的實(shí)驗(yàn)探索。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)作為高頻動(dòng)力源,思路是正確的,所提出的結(jié)構(gòu)和使用方法是可行的,最高頻率可以與所有其他動(dòng)態(tài)加載方式媲美,但是具備了其它方式不具備的優(yōu)秀的控制性能。特別試驗(yàn)了一種提高加載力的辦法,以直線(xiàn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)將共振原理應(yīng)用于疲勞加載等領(lǐng)域,它可以實(shí)現(xiàn)推力放大,極具實(shí)用價(jià)值。共振可以使直線(xiàn)電機(jī)作動(dòng)器推力放大18.7倍以上,且輸出波形穩(wěn)定。在室溫、無(wú)任何冷卻、最大持續(xù)電流模式下,標(biāo)稱(chēng)額定輸出900N的作動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了 133Hz高頻共振狀態(tài)下11kN以上穩(wěn)定持續(xù)的推力輸出,相比于常態(tài)765N,推力放大了 14倍以上,功率更是放大了近100倍。另外,提出和驗(yàn)證了三相電流的點(diǎn)位選取對(duì)輸出推力有著較大的影響。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TM359.4
【部分圖文】：

圖１．１兩種動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)??

極大的關(guān)注。在直線(xiàn)電機(jī)研究中，直線(xiàn)電機(jī)應(yīng)用研宄是重要內(nèi)容之一。由于其在??直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方面所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在機(jī)械加工［？２７］、精密控制＃２９］、交通??運(yùn)輸［３Ｗ２］以及機(jī)床％３４１等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。圖１．２所示為直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度數(shù)??控機(jī)床。圖１．３所示為國(guó)內(nèi)首條使用直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)的軌道交通線(xiàn)路［３５］。在高頻應(yīng)??用領(lǐng)域，目前只有振蕩電機(jī)泵等少數(shù)產(chǎn)品。??圖１．２?ＤＭＧ數(shù)控機(jī)床?圖１．３廣州地鐵四號(hào)線(xiàn)??相比于液壓系統(tǒng)能夠輕易使推力達(dá)到數(shù)百?lài)�，單臺(tái)直線(xiàn)電機(jī)在實(shí)際工況中所??需要的大推力場(chǎng)合就顯得力不從心。但是現(xiàn)實(shí)中以電液伺服為代表的液壓系統(tǒng)的??效率只有大約１０％，這就造成實(shí)際應(yīng)用中能源的極大浪費(fèi)。因此對(duì)市場(chǎng)上對(duì)大推??力、動(dòng)態(tài)性能良好的直線(xiàn)電機(jī)有著非常廣泛的需求。只是對(duì)于目前的情況來(lái)說(shuō)，??直線(xiàn)電機(jī)的推力質(zhì)重比較小，大推力輸出的直線(xiàn)電機(jī)結(jié)構(gòu)龐大且價(jià)格昂貴。??４??

剪切等附件，可以完成萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)能夠完成的所有試驗(yàn)任務(wù)。??傳統(tǒng)的伺服直線(xiàn)作動(dòng)器包含電液伺服液壓缸，伺服電動(dòng)缸以及伺服氣缸等，??其主要以輸出直線(xiàn)速度以及推力為主［ＩＭ８］。如圖２．１ａ，?ｂ，?ｃ所示。??ａ．電液伺服液壓缸?ｂ．伺服電動(dòng)缸?ｃ．伺服氣缸??圖２．１三種常見(jiàn)的伺服直線(xiàn)作動(dòng)器??以克服負(fù)載、輸出直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，完全具備了類(lèi)似于液壓油缸、氣??缸、電動(dòng)缸等作動(dòng)器的功能特征。因此把以直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，附加保證直線(xiàn)??運(yùn)動(dòng)的所有器件，構(gòu)成可以獨(dú)立使用的裝置稱(chēng)作“直線(xiàn)電機(jī)作動(dòng)器”是合理的。??其以電磁力為原動(dòng)力，直接作用至輸出構(gòu)件上，具有傳統(tǒng)直線(xiàn)作動(dòng)器所不具備的??優(yōu)良性能一一高可靠、高效率、高頻率和優(yōu)秀的可控性［１９％。開(kāi)發(fā)和運(yùn)用這種新??技術(shù)產(chǎn)品，作為機(jī)械基礎(chǔ)件，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。以電磁力伺服直線(xiàn)電??機(jī)作動(dòng)器為動(dòng)力源的試驗(yàn)技術(shù)產(chǎn)品有著巨大的市場(chǎng)需求。??２．２三相交流直線(xiàn)電機(jī)的工作原理??直線(xiàn)電機(jī)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為直線(xiàn)輸出動(dòng)能的裝置。由電磁學(xué)原理可??知，接入三相交流電后，電機(jī)動(dòng)子與定子的氣隙之間將產(chǎn)生平行移動(dòng)的磁場(chǎng)，即??７??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2839197