高速重载静压转台服役性能分析与健康运行理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51575009
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0506.机械设计学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Heavy-duty hydrostatic rotary table is regarded as the key component of heavy-duty CNC machine tools. With the increase of load and rotary speed, several factors, such as the structure optimization design, integral dynamic characteristic, component manufacturing, assembly quality, inappropriate using and maintaining will influence the machine tools’ working performance. In this project, dynamic model which takes manufacturing errors, offset load and the supply flow rate fluctuation into consideration is established to analyze the dynamic variation of rotary tables, and then identify main factors of vibration. Fluid-structure coupling model is carried out to analyze the wear damage of the oil pad. Based on the dynamic model, the impact of wear damage of the oil pad on hydrostatic rotary tables is determined. Then a health assessment and monitoring method for Heavy-duty hydrostatic rotary table is built to make sure the running state of Heavy-duty hydrostatic rotary table is observable and predictable. Eventually, theories and methods of Heavy-duty hydrostatic rotary table are set up according to micro and dynamic hydrostatic model with minimum wear damage taken into consideration. Health service of systematic theory and method is also included to improve the application of rotary table. The launch of this project will bring users a lot of benefits for further guidance to use hydrostatic tables better and contributes to the Heavy-duty CNC machine tools industry in our country.
重载静压转台是重型机床支承超大零件的关键功能部件,随着其自重、载重和转速的增加,其结构的优化设计、整体动力学特性、部件的制造和装配质量以及符合工程规律的使用和维护严重影响着转台健康服役性能。本项目通过构建转台整体动力学模型,剖析运行过程中转台的加工装配误差及偏置载荷对转台动特性的影响规律,确定诱发转台运行振动的主要因素,形成转台健康工作理论,建立油垫与导轨面接触的流固耦合模型,分析油垫损伤成因及对承载影响阈值;进而结合转台整体动力学模型,研究油垫损伤对转台整体服役行为的影响;然后,建立重载静压转台运行监控及健康评估方法,使得转台的运行状况和健康状况得到有效的监控、预测和评估;最终形成高速重载静压转台从微观流体静压承载到中观包含损伤分析的整体动力学,再到健康服役的系统化理论和方法。本项目的展开将为重载静压转台的长期、可靠、稳定使用提供技术和理论指导,为我国重型高档数控机床性能的提升做出贡献。

结项摘要

重载静压转台是重型机床支承超大零件的关键功能部件,随着其自重、载重和转速的增加,其结构的优化设计、整体动力学特性、部件的制造和装配质量以及符合工程规律的使用和维护严重影响着转台健康服役性能。本项目通过构建转台整体动力学模型,剖析了运行过程中转台的加工装配误差及偏置载荷对转台动特性的影响规律,提出加工装配误差与静压转台的倾斜度和油垫油膜厚度呈正相关关系,要保证油垫加工装配误差幅值在2×10-5m以内,且偏载可使转台的最小油膜厚度减少多达50%,增加了油垫损伤的概率;建立了油垫与导轨面接触的流固耦合模型,分析了油垫损伤成因及对承载影响阈值,进而结合转台整体动力学模型,研究了油垫损伤对转台整体服役行为的影响,提出了因单个油垫损伤造成的承载性能下降会引发转台倾斜,工件加载在油垫损坏侧时转台倾斜加剧,反之工件加载在另一侧时,偏载工件的外弯矩会与油垫损伤产生的弯矩相抵消,转台的倾斜会得到修正;然后,建立了重载静压转台运行监控及健康评估方法,使得转台的运行状况和健康状况得到有效的监控、预测和评估;最终形成了高速重载静压转台从微观流体静压承载到中观包含损伤分析的整体动力学,再到健康服役的系统化理论和方法。研究成果共发表18篇SCI论文,申请了13项发明专利,其中授权 5 项发明专利,获得9项软件著作权,培养了博士研究生2名,硕士研究生8名。本项目的展开将为重载静压转台的长期、可靠、稳定使用提供技术和理论指导,为我国重型高档数控机床性能的提升做出贡献。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(13)
A method for modeling and analyzing the rotor dynamics of a locomotive turbocharger
机车涡轮增压器转子动力学建模与分析方法
  • DOI:
    10.1007/s11071-015-2497-z
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Yang Jianwu;Gao Yaju;Liu Zhifeng;Zhao Chengbin;Kang Taiti;Gu Lichao;Xu Bo
  • 通讯作者:
    Xu Bo
Investigation of the mechanisms for stable superlubricity of poly(vinylphosphonic acid) (PVPA) coatings affected by lubricant
研究受润滑剂影响的聚(乙烯基膦酸)(PVPA)涂层稳定超润滑的机制
  • DOI:
    10.1007/s40544-016-0117-7
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    Friction
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Caixia Zhang;Zhifeng Liu;Yuhong Liu;Qiang Cheng;Congbin Yang;Ligang Cai
  • 通讯作者:
    Ligang Cai
Modeling and analysis of the vibration characteristics of a new type of in-arm hydropneumatic suspension of a tracked vehicle
新型履带车辆臂内油气悬架振动特性建模与分析
  • DOI:
    10.21595/jve.2016.16800
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    Journal of Vibroengineering
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Congbin Yang;Xiaodong Yang;Zhifeng Liu;Ligang Cai;Qiang Cheng;Caixia Zhang
  • 通讯作者:
    Caixia Zhang
The contact mode of a joint interface based on improved deep neural networks and its application in vibration analysis
基于改进深度神经网络的关节界面接触模式及其在振动分析中的应用
  • DOI:
    10.21595/jve.2016.16373
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
    Journal of Vibroengineering
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Tian Yang;Liu Zhifeng;Cai Ligang;Pan Guangyuan
  • 通讯作者:
    Pan Guangyuan
An accuracy design approach for a multi-axis NC machine tool based on reliability theory
基于可靠性理论的多轴数控机床精度设计方法
  • DOI:
    10.1007/s00170-016-9824-5
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Ziling Zhang;Zhifeng Liu;Ligang Cai;Qiang Cheng;Yin Qi
  • 通讯作者:
    Yin Qi

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其他文献

A New Method of Errors Loaded Tooth Contact Analysis for Cycloid Bevel Gear
摆线锥齿轮加载误差齿面接触分析新方法
  • DOI:
    10.1166/asl.2012.3931
  • 发表时间:
    2012-06
  • 期刊:
    Advanced Science Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘志峰
  • 通讯作者:
    刘志峰
面向零件安全服役的磁记忆检测仿真研究
  • DOI:
    10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.03.024
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    组合机床与自动化加工技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾寿金;刘志峰;江吉彬;陈昌荣
  • 通讯作者:
    陈昌荣
基于接触热阻的高速精密电主轴热特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘志峰;马澄宇;赵永胜;方翠
  • 通讯作者:
    方翠
基于分段间隙函数的螺旋锥齿轮时变啮合参数分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘志峰;郭春华;杨文通;蔡力钢;张志民
  • 通讯作者:
    张志民
逾渗多孔介质对固体颗粒吸附过程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《化工学报》;已录用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘志峰;赵刚*;刘正锋
  • 通讯作者:
    刘正锋

其他文献

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刘志峰的其他基金

面向重型数控机床精度保持的栓接结构松动机理及优化策略研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
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    60 万元
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    面上项目
重载摆线锥齿轮非稳态条件下损伤机理研究与辨识
  • 批准号:
    51075006
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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