离心电锭的动力学分析及优化设计

【摘要】对于高速旋转的离心纺丝电锭，因胶粘长丝丝锭微小动不平衡使其运转中产生的振动必然会对电锭造成一定的损坏，缩短使用寿命，影响工作效率。如何全面分析获得电锭系统的动力学特性，评估其疲劳寿命，探索动力学分析计算研究方法，对后续优化设计提出合理的改进方案和促进电锭的发展具有积极的意义。本文重点针对现有离心纺丝电锭系统存在使用寿命较低，故障率较高的问题，运用多体运动学和刚柔耦合动力学理论，结合计算机仿系统仿真技术，对高速旋转离心纺丝电锭系统进行全面的动力学分析，获取电锭运转过程中的自由振动特性、强迫振动响应特性、系统结构受载特性等动力学信息，总结现有电锭故障的根本原因，并采用修正算法估算其理论疲劳寿命，即电锭的故障周期。在保持现有电锭优点的基础上，以提升系统转速和延长疲劳寿命为主要研究目标，采用阻尼缓冲减振技术、高速陀螺稳定调心技术、迷宫式离心密封技术对电锭的结构进行优化设计，研究开发出一种高转速、高性能、高效率、低成本、低能耗、低故障的新型阻尼减振陀螺稳心式离心纺丝电锭。在对传统电锭动力学分析的基础上，对新型电锭建立其刚柔耦合模型，并进行系统动力学分析，获得新型电锭在陀螺效应和阻尼减震作用下的动力学特性，通过对比分析及参数优化，进一步修正计算新型电锭的疲劳寿命。通过对比新型电锭和传统电锭的各项动力学特性、疲劳寿命及性能指标，以数据和结论为依据，说明新型电锭在结构改进上的合理性和可靠性。本文的研究成果不仅为电锭的研究提供了可靠的分析方法，可为今后新型电锭样机的试制和性能测试实验打下了较好的基础。同时，本课题研究已授权《阻尼减振定位柔性传动电锭离心机》国家实用新型专利（专利受权号：ZL201320240865.6），已受理公示《一种阻尼减振稳心式电锭离心机》国家发明专利（专利受理号：201310163233）。
【作者】郭帅；
【导师】何庆中；
【作者基本信息】四川理工学院，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】离心纺丝电锭；刚柔耦合；振动响应；疲劳寿命；陀螺效应；

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