高速电主轴转子轴承系统动力学特性分析

为了预测高速电主轴转子轴承系统的动力学行为,本文以150M D25Z7.5高速电主轴转子轴承系统为研究对象,考虑质量偏心及"负刚度"效应,建立转子轴承系统动力学模型.运用Runge-Kutta法及稳定性理论,分析了系统动力学响应及不动点处的局部稳定性.结果表明:①转速的增加,系统振幅逐渐增大,且系统表现出复杂的动力学行...     

高速电主轴的结构设计与发展

根据电主轴的结构特点和设计要求,通过分析其结构、电机技术、冷却、润滑等直接影响电主轴性能的各项指标,进行性能的分析和比较,提出了提高电主轴性能的主轴设计方案,为高速电主轴的快速发展提供参考.     

高速气浮电主轴转子系统不平衡响应分析

针对高速气浮电主轴转速高,动力学行为复杂,对不平衡激励敏感的特点,基于推广的拉格朗日方程,建立了高速电主轴转子气体轴承系统的动力学数学模型,获得了自由振动微分方程与强迫振动微分方程。在分析气浮电主轴系统残余不平衡质量产生的惯性离心力及不平衡磁拉力的作用机理的基础上,利用有限元方法,对某最高工作转速为250000 r／min 的高速气浮电主轴转子系统进行了不平衡激励的谐响应分析,揭示了运行于超临界模式的高速气浮电主轴在不平衡激励下的动力学行为,为实际工程应用中的高速气浮电主轴转子系统的优化设计、振动控制等提供了理论依据。     

高速电主轴在线温升及轴向热伸长测试系统的设计

摘要：文章针对高速电主轴的热源及热误差问题进行了研究。阐述了基于多通道数据采集卡与虚拟仪器技术的高速电主轴在线温升及轴向热伸长测试系统的整体设计方法,测试系统硬件由多功能数据采集卡和高精度位移、温度传感器组成,并在LABVIEW平台上以图形化方式编写测试系统配套软件,实现了对信号的实时采集、存储与回放,并对数据进行处理和分析。实验结果表明,该测试系统运行稳定、可靠,达到了预期的效果。     

考虑温度场影响的电主轴最佳间隙量研究

目的 研究轴承与轴承座的最佳配合量,提高主轴的加工品质.方法 建立电主轴温度仿真模型和考虑热位移影响的轴承配合模型,分析轴承温度及热位移的变化情况;研究热位移与间隙量之间的关系,通过计算电主轴系统热位移确定轴承外圈与轴承座的最佳间隙量并通过实验验证.结果 电主轴温度仿真模型平均误差为3％;随着间隙量的上升,温度和热位移...     

基于高速电主轴结构的数控机床分析

本文叙述了高速电主轴的特点之后,依据简易结构图详细描述了其工作原理,然后分析高速电主轴因为结构紧凑而带来的一些重要技术问题,并且提出了相对应的解决方法。     

基于气隙电阻变化模型的单气隙局部放电仿真计算

为了对气隙局部放电的不同击穿过程和不同时间过程进行仿真研究,采用了一种按照局部放电物理本质修正的基于气隙电阻变化的单气隙局部放电仿真模型.仿真研究了气隙贯穿放电、气隙沿面放电以及气隙贯穿放电与气隙沿面放电同时发生3种不同的放电过程,研究了微秒级放电、亚纳秒级放电、纳秒级放电等3种不同的气隙击穿时间对放电波形的影响规律,研究了气隙放电中电子雪崩过程的放电特征.发现不同放电击穿过程和不同时间过程的放电波形之间存在差异,采用电子雪崩控制放电过程可以得到与实际测量波形十分接近的仿真结果,为今后进一步研究气隙放电的物理化学过程奠定了基础.     

浅析高速机床电主轴轴承的选择及配置

介绍高速机床电主轴轴承的典型结构，阐述了电主轴轴承的性能、选择及配置方法。     

轮毂电机气隙偏心下不平衡电磁力与转子系统振动特性分析

相对于传统电机,轮毂电机在电动车行驶过程中,由于路面激励等外界因素的作用,定转子之间会更容易产生偏心,造成轮毂电机气隙不均匀而产生不平衡磁拉力,影响轮毂电机的运行。以一种表贴式永磁同步轮毂电机为研究对象,建立等效的转子动力学模型。通过解析计算和Maxwell Ansoft软件分析了气隙偏心下轮毂电机电磁力的变化情况,并将不平衡电磁力带入等效转子系统运动方程,运用隐式Newmark积分法对转子系统在不平衡电磁力、质量偏心和初始误差偏心影响下的动力响应进行计算。结果表明:气隙偏心会产生特定频率的不平衡磁拉力,增大质量偏心会减轻不平衡磁拉力对转子系统的影响,并且初始位置误差偏心会使转子轴心朝偏心方向偏移,并会与重力相互作用。研究结果可为分析电动车用轮毂电机定转子的振动和后续的控制奠定基础。     

后置式静压电主轴的动态特性及影响因素

本文以某超精密磨床电主轴为研究对象,通过建立弹簧阻尼单元来模拟静压轴承,分析讨论了不同的弹簧阻尼单元的刚度值和结构设计参数对其固有频率的影响规律。然后取弹簧阻尼单元的刚度值为500 N/μm,讨论不同的结构阻尼比对电主轴装置幅频特性的影响规律,为结构的优化和磨削参数的确定提供了参考依据。     

高速电主轴热特性仿真与实验研究

对高速电主轴温度场分布随转速的变化规律进行了研究。通过在外壳上布置一定数量的温度传感器,对不同转速下的外壳温度进行实时测量,并将实验结果与ANSYS的模拟结果进行对比,验证了采用在电主轴外壳上布置多个测点测量与仿真相结合的方法来预测电主轴内部温度场分布的可行性;另外还分析了在不同转速下,高速电主轴关键部位的温升,仿真结果表明:主轴在6000~10000 r/min时,温升呈线性增加,在大于10000 r/min后,温升以指数规律增加。     

高速电主轴的电压解耦与负载特性

为了研究高速电主轴动态数学模型中耦合回路对高速电主轴负载特性的影响,根据控制理论的不变性原理,在高速电主轴给定电流和反馈电流的偏差处引入外部解耦支路来消除耦合电压的影响,研究解耦后高速电主轴的励磁电流和转矩电流在负载变化时对主轴磁通、电磁转矩以及负载特性的影响方式,并利用高速电主轴性能测试试验平台进行负载特性测试.理论分析和试验结果表明:高速电主轴的解耦效果会直接影响主轴磁通的稳定性和转矩电流对负载的线性跟踪能力,并通过不同频率下机械特性曲线的平行度、电磁转矩脉动程度、主轴的载荷能力、功率因素和效率等特性参数直接体现.因此,可以根据包含上述特征信息的机械特性曲线、功率因素曲线和效率曲线的变化趋势,判断高速电主轴的实际解耦效果,并预测高速电主轴在该控制方式下的动态性能.     

高速电主轴非接触电磁加载研究

为了克服接触式加载中存在的摩擦、振动、噪声等问题,提出应用电磁加载的方法,研制电主轴非接触加载试验平台,进行电主轴非接触加载试验.推导加载装置的吸引力公式,通过磁路分割法计算加载力,并进行有限元仿真计算.通过力传感器采集电磁铁不同输入电流下的加载力,并与理论计算值和有限元仿真值进行对比,验证非接触加载的正确性和可行性;在恒定输入电流情况下,电主轴不同转速时进行电磁铁加载力的测试,得出加载力与转速的关系曲线.研究结果表明:计算值、仿真值与实测值比较接近,说明实验装置设计正确.本实验平台可准确高效采集加载力、温度等信息.     

高速电主轴单元温度测点优化新方法

针对电主轴热变形建模技术中温度测点的分布和数量问题,提出优化热关键点的新方法.根据测得的温度和热变形数据序列,该方法采用模糊聚类法将测温点进行分组,建立灰色关联分析模型综合分析和评价电主轴温度场分布中各测点对主轴热变形的影响程度并将其排序,最后采用修正可决系数进行优化选择.通过与已有文献结论的比较,说明该方法的可行性和有效性.该方法减小了温度变量和建模所需的时间,也为工程经验提供了理论支撑.     

高速电主轴系统的极小子样试验评估方法研究

针对数控机床这类高可靠性产品的寿命实验数据极少的情况,为了提高数控机床高速电主轴系统的可靠性寿命评估精度,基于性能退化可靠性评估的理论对高速电主轴系统进行了机械应力仿真加载试验.对高速电主轴的退化数据,借助MATLAB软件利用最小二乘法对样本的退化模型参数进行估计,得出一次伪失效寿命.应用虚拟增广法和半经验评估法相结合的可靠性评估方法对高速电主轴系统进行了可靠性评估,得出了高速电主轴系统的平均无故障寿命均值的置信区间.与单纯地采用以往的半经验评估法进行可靠性评估的结果对比,进一步提高了高速电主轴系统在试验样本极小的情况下的试验寿命评估精度,为高速电主轴系统的可靠性研究提供了更加合理有效的评估方法.     

数控机床电主轴热误差的预测方法

为了减少电主轴的热误差,提高数控机床的加工精度,对于时变速度的主轴运转,分别采用多元自回归方法和遗传径向基函数神经网络方法建立电主轴热误差预测模型.根据2种模型对电主轴热变形产生机理的不同表述形式,比较二者的计算效率和拟合精度.研究表明:在相同温升变量的条件下,二者的收敛速度和运算时间相差无几;在预测精度方面2种建模方...     

双作用双定子凸轮转子叶片电动机转矩脉动分析

基于等宽曲线双定子液压电动机的思想,将传统的凸轮转子叶片电动机改进为双定子结构.通过对双作用双定子凸轮转子叶片电动机的结构分析及工作原理介绍,在传统的凸轮转子叶片电动机的基础上,计算了这种新型液压电动机的理论排量,并由此推导出多作用凸轮转子叶片电动机理论排量的基本公式.分析了该液压电动机在转子转过不同角度时的瞬时转矩值,通过计算得出了内、外电动机在不同的组合方式下的转矩及转矩脉动系数.结果表明:内、外电动机不同的组合方式可以输出多种不同的转矩,且2个内电动机和1个外电动机组合工作时的转矩脉动最小,2个外电动机和1个内电动机组合工作时的转矩脉动最大.     

永磁同步电动机电磁场计算中定转子空间相对位置确定的研究

采用通用有限元软件对永磁同步电动机电磁场分析时,存在着电动机定、转子轴线相对位置未知的问题,而确定这个相对位置是任意负载下磁场计算的前提.本文通过研究电动机电磁量之间的关系找到特定内功率因数角下气隙合成电势和内功率角的特征.提出一种相当于逆问题分析的处理方法,在不同定子电流初相位下进行计算,搜寻对应于特定内功率因数角磁场分布,从而求得定转子空间的初始相对位置.