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上篇 离心机概论1

第1章 特种离心机1

1.1 离心机家族及其分类1

1.1.1 按应用对象物理属性分类2

1.1.2 按加速度水平分类2

1.1.3 按应用范围分类2

1.1.4 按工作场所分类2

1.1.5 特种离心机分类3

1.2 离心机家族发展简史4

1.2.1 通用离心机4

1.2.2 载人离心机5

1.2.3 土工离心机6

1.2.4 航空航天离心机7

1.2.5 气体离心机7

1.3 稳态加速度及其度量8

1.3.1 稳态加速度8

1.3.2 加速度度量10

1.3.3 重力加速度10

1.4 航天飞行器稳态加速度环境11

1.4.1 发射过程11

1.4.2 再入和回收过程14

1.4.3 着陆与逃逸15

1.5 飞机及导弹稳态加速度环境15

1.5.1 飞机稳态加速度环境16

1.5.2 固体火箭稳态加速度环境16

1.6 稳态加速度环境效应17

1.6.1 对航空航天器的效应17

1.6.2 对飞行人员的效应18

1.6.3 加速度方向19

1.6.4 G耐力20

1.7 稳态加速度环境模拟原理与试验方法21

1.7.1 惯性系与非惯性系22

1.7.2 惯性力与引力23

1.7.3 惯性质量与引力质量24

1.7.4 离心加速度与引力加速度25

1.7.5 相似律25

1.7.6 火箭橇27

1.7.7 离心机28

1.8 稳态加速度环境试验及离心机标准剖析31

1.8.1 电力行标DL/T5102—199932

1.8.2 国家计量规程JJG 972—200233

1.8.3 国标GB/T5170.1 6—200533

1.8.4 标准对离心机设计的规范摘要34

1.8.5 离心机标准工作刍议35

参考文献37

第2章 苏英日意德离心机39

2.1 苏联离心机40

2.1.1 苏联启蒙土工离心机41

2.1.2 苏联早期土工离心机42

2.1.3 苏联现代土工离心机A3ИC-247

2.1.4 苏联载人离心机54

2.2 英国土工离心机58

2.2.1 剑桥大学土工离心机59

2.2.2 曼彻斯特大学土工离心机63

2.3 日本离心机65

2.3.1 PHRI土工离心机66

2.3.2 PWRI土工离心机67

2.3.3 日本航空自卫队载人离心机69

2.4 意大利ISMES土工离心机70

2.4.1 设备简介70

2.4.2 问题探讨72

2.5 德国鲁尔大学土工离心机75

参考文献81

第3章 欧美其他国家离心机82

3.1 法国土工离心机83

3.1.1 CEA离心机83

3.1.2 LCPC土工离心机84

3.1.3 法国商品离心机91

3.2 荷兰土工离心机98

3.2.1 Delft Geotechnics离心机98

3.2.2 丹佛技术大学小离心机107

3.3 奥地利AMST载人离心机108

3.4 美国离心机111

3.4.1 美国国家土工离心机111

3.4.2 科罗拉多大学土工离心机116

3.4.3 Sandia国家实验室航空航天离心机118

3.4.4 NASA加速度模拟试验设备120

3.4.5 HEPG空军研究实验室离心机123

3.4.6 美国商品离心机125

参考文献131

第4章 中国离心机133

4.1 中国离心机现状及前途133

4.2 长江科学院土工离心机135

4.3 中国工程物理研究院离心机138

4.3.1 LJ型物体离心机140

4.3.2 TLJ型土工离心机142

4.4 中国直升机设计研究所离心机151

4.4.1 土工离心机151

4.4.2 载人离心机154

4.5 香港科技大学离心机156

4.6 中国空间技术研究院离心机159

4.6.1 物体离心机159

4.6.2 特大型人—物两用离心机171

4.6.3 大型土工离心机180

参考文献181

下篇 离心机设计184

第5章 离心机力学分析与特性184

5.1 单轴转动离心机185

5.1.1 单轴离心机运动学185

5.1.2 单轴离心机动力学188

5.2 双轴转动离心机189

5.2.1 双轴离心机运动学190

5.2.2 双轴离心机动态过程192

5.3 三轴转动离心机205

5.3.1 三轴离心机启动206

5.3.2 座舱俯仰运动211

5.3.3 座舱运动与科氏加速度218

5.4 离心机附加振动台220

5.4.1 附加单向振动221

5.4.2 附加双向振动223

5.4.3 振动台对离心机的影响小结223

5.5 离心机基本特性224

5.5.1 离心机加速度场的不均匀性224

5.5.2 离心机试验的固有误差226

5.6 小结228

5.6.1 离心机力学分析小结228

5.6.2 离心机试验的力学本质229

第6章 离心机总体设计计算230

6.1 离心机总体设计与设计者231

6.2 离心机基本设计参数234

6.2.1 设计参数的形成234

6.2.2 离心机设计指标235

6.2.3 离心机设计半径236

6.3 离心机驱动功率242

6.3.1 摩擦功率242

6.3.2 惯性功率243

6.3.3 风阻功率251

6.3.4 离心机驱动功率的工程计算274

6.4 离心机转子平衡275

6.4.1 平衡原理276

6.4.2 不平衡的掌控290

6.4.3 离心机转子平衡小结298

参考文献299

第7章 离心机总体构造设计301

7.1 离心机总体构造与布局301

7.1.1 主轴系统与机械传动301

7.1.2 上传动与下传动304

7.1.3 吊篮甩动问题306

7.1.4 对称臂与不对称臂308

7.1.5 大电动机与小电动机309

7.1.6 液压传动与电气传动310

7.1.7 汇电环走线311

7.2 离心机实验室311

7.2.1 实验室构型312

7.2.2 实验室温升313

7.2.3 设备基础314

参考文献315

第8章 离心机转子部件设计316

8.1 离心机转臂316

8.1.1 高转臂构型317

8.1.2 扁平式转臂327

8.1.3 箱形结构333

8.1.4 等刚度臂334

8.1.5 变刚度臂335

8.1.6 摆动式转臂335

8.1.7 一体化摆动转臂337

8.1.8 自旋式转臂338

8.1.9 转臂设计小结338

8.2 离心机吊篮341

8.2.1 试件吊篮342

8.2.2 座舱352

8.2.3 配重吊篮355

8.2.4 吊篮设计小结361

参考文献361

第9章 离心机传动与支撑部件设计363

9.1 离心机驱动与传动363

9.1.1 机械传动系统364

9.1.2 液压与液力传动系统370

9.1.3 驱动与传动设计小结371

9.2 离心机主轴支撑系统372

9.2.1 上下支撑系统372

9.2.2 转架374

9.2.3 转台379

9.2.4 主轴支撑系统设计小结397

参考文献398

第10章 设计实例399

10.1 LXJ-4-450土工离心机总体设计400

10.1.1 任务来源及研制过程400

10.1.2 LXJ-4-450土工离心机技术参数406

10.1.3 对国内外土工离心机构造特点的研究与总结408

10.1.4 离心机的平衡408

10.1.5 精度分析408

10.1.6 功率估算411

10.1.7 拖动与传动411

10.1.8 LXJ-4-450土工机总体设计及实验室建筑412

10.1.9 附件B节录416

10.1.10 实验室418

10.2 LXJ-4-450 土工离心机部件设计423

10.2.1 转臂部件424

10.2.2 试验吊篮426

10.2.3 配重吊篮429

10.2.4 转台部件431

10.2.5 机械传动系统434

10.2.6 通电、通油、通水装置435

10.2.7 LXJ-4-450部件设计小结437

参考文献438

附录439