基于耦合自供電無線傳感的數(shù)控機床主軸熱監(jiān)測方法及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本論文針對數(shù)控機床主軸熱監(jiān)測技術(shù)存在的問題，開展基于耦合自供電無線傳感的數(shù)控機床主軸熱監(jiān)測新方法和關(guān)鍵技術(shù)研究，旨在為主軸熱監(jiān)測提供新的思路和方法，推動我國數(shù)控機床精密主軸監(jiān)測技術(shù)的進步和發(fā)展。
　　論文中首先綜述了數(shù)控機床主軸熱監(jiān)測的研究現(xiàn)狀，分析了傳統(tǒng)有線傳感器監(jiān)測的局限性，即有線傳感器在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的配置及其存在的問題。為此，提出了基于耦合自供電無線傳感監(jiān)測的新思路和方法，重點研究數(shù)控機床實際工況條件下的無線傳感器最優(yōu)配置和熱

2、監(jiān)測過程中傳感器能量自捕獲的關(guān)鍵技術(shù)。
　　針對數(shù)控機床主軸實際工況條件下的無線傳感器配置問題，提出了工況約束條件下的無線傳感器測溫點優(yōu)化配置策略研究，引入信息論中的互信息量來描述并計算測點溫度與主軸熱變形的相關(guān)性;同時通過圖的連通性分析尋找無線傳感器間的通信路徑，在此基礎(chǔ)上采用人工魚群算法求解可選測點組合的優(yōu)化解。
　　針對主軸熱監(jiān)測過程中的溫度傳感器能量獲取問題，開展了3方面的研究:首先，為了能夠獲得在主軸工作情況下熱電

3、耦合能量采集的特點，采用熱網(wǎng)絡(luò)理論對主軸熱-電轉(zhuǎn)換能量輸出特性進行研究，對熱發(fā)電構(gòu)件與主軸聯(lián)合建模并給出仿真分析結(jié)果，并且設(shè)計了相應(yīng)的實驗平臺對仿真結(jié)構(gòu)進行實驗驗證。其次，為了進一步提高能量采集的效率，對無線傳感器的熱發(fā)電構(gòu)件進行優(yōu)化研究。采用有限元分析，對散熱效果和散熱片結(jié)構(gòu)進行研究;針對導(dǎo)熱片，采用無網(wǎng)格的方法，對其熱結(jié)構(gòu)進行分析研究。在此基礎(chǔ)上，提出了散熱片和導(dǎo)熱片結(jié)構(gòu)設(shè)計準則，并且采用實驗的方式驗證了準則的有效性。最后，對耦合自