BTA钻杆系统的涡动偏心及压电控制研究.pdf

《BTA钻杆系统的涡动偏心及压电控制研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第9期组合机床与自动化加工技术No．92015年9月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueSept．2015文章编号：1001—2265(2015)09—0091—04DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．09．025BTA钻杆系统的涡动偏心及压电控制研究水苗鸿宾一，邱泉水，江敏'(中北大学a．机械与动力工程学院Ib．山西省深孔加Z-Z-程技术研究中心，太原030051)摘要：对BTA钻杆系统偏心运动的控制方法进行了研

2、究，分析了钻杆系统的偏心运动方式和受力情况。基于线性二次型(LQR)最优模态控制，提出了一种压电主动控制方法。利用压电BTA钻杆理论，结合MATLAB软件对涡动控制进行仿真。仿真结果验证了压电主动控制方法的合理性，对BTA钻杆系统的运动稳定性控制的研究具有理论意义。关键词：BTA钻杆；涡动偏心；压电控制中图分类号：TH113：TG65文献标识码：ATheResearchofEccentricMotiOnofWllirlingandPiezoelectricControlofBTADeep-holeDril

3、lPipeSystemMIA0Hong—bin，QIUQuan．shui．jIANGMin(a．SchoolofMechanicalandPowerEngineering；b．ShanxiProvinceDeepHoleMachiningCenter，NorthUni—versityofChina．Taiyuan030051，China)Abstract：ThecontrolmethodofeccentricmotionofBTAdeep—holedrillpipesystemisstudied。andt

4、heec．centricmotionmodeandstressdistributionofthesystemareanalysed．Basedonthelinearquadraticregulator(LQR)modalcontrol，akindofpiezoelectricactivecontrolmethodisproposed．Usingthetheoryofpiezoe—lectricBTAdrillpipe．andcombinedwithMATLABSOftwaretosimulatetheco

5、ntrolofwhirling．Thesimu．1ationveririestherationalityofthemethodofpiezoelectricactivecontro1．andithastheoreticalsigniricancefortheBTAdrillPipesystemmovementstabilitycontrolresearch．Keywords：BTAdrillpipe；eccentricityofwhirling；piezoelectriccontrol梁的横向偏心振动，取

6、得了较好的控制效果。0引言深孔钻杆系统的涡动及其控制研究正逐步引起广深孔加工是指钻削长径比能达到五倍以上的一种大学者的关注。正是由于涡动现象对钻杆稳定性和深加工工艺，其钻杆结构细长，刚度较差，容易出现振动孑L加工的重要影响，笔者在前人的基础上，对钻杆系统偏心、弯曲变形等。深孔加工中的钻杆由于振动偏心的涡动行为进行了全面地分析和研究，同时利用压电主及不平衡力作用的影响，使钻杆系统存在着公转和自动控制方法来实现对钻杆涡动偏心的控制。研究结果转，因而形成涡动⋯。涡动是一种偏心运动，因此本文对于BTA深孑L加工的

7、动态稳定性研究具有理论和实际着重对钻杆的偏心运动及其控制方法进行了研究。意义目前国内外对深孔钻杆稳定性的研究还比较少，更1BTA钻杆系统的涡动偏心多的是在石油钻杆上的研究。在涡动方面，1986年，Fu-jii等研究发现不同刃弧角度刀具对钻杆的涡动行为偏心运动是钻杆的一种典型失稳现象，其对BTA有影响，阐述了涡动发展规律和抑制钻杆振动的方法。加工系统的加工精度、加工效率以及刀具的耐用度等Gessesse等通过实验研究了在深孔加工中孑L壁螺旋都有很大影响。刮痕的形成原因。Zhou等借助动态模型分析中的技其形成

8、原因是偏术和方法来抑制旋转机械中的振动。孔令飞等研究心钻杆轴线做摆了钻杆系统的非线性动力学，基于转速、偏心等情况下，转运动。由图1建立了钻杆的流体动压模型。在压电控制方面，Pa—所示的孔壁的横图1钻杆涡动在孔壁上产生的螺旋刮痕lazzolo等在旋转机械中利用压电致动器控制主动振向和纵向截面可以看出，加工孔内壁有一圈圈的刮痕，动，而控制传感器为两个涡流传感器。Lee等最早给并呈螺旋形分布，这是因为钻杆在偏心运动的同时还出了模态传