防爆风机主轴单元静、动态特性分析

采用有限元分析方法,根据防爆风机工作情况及主轴单元结构建立了主轴单元的三维计算模型,运用ANSYS软件,对主轴单元结构和静、动态特性进行了计算,具体包括主轴在载荷作用下所受的应力、产生的变形、各阶固有频率和振型、临界转速等,为优化主轴结构和改善主轴的动静态特性提供理论依据.根据振动测试原理,建立了主轴单元的动态测试系统,对主轴单元进行试验模态分析.通过采集系统输入与输出信号,经参数识别而获得试验模态参数.将理论计算与试验结果相比较,结果表明,所建立的模型是有效的.文中对数据进行了分析,提出了改进主轴结构的建议.     

主轴单元参数化建模、分析与优化设计

为实现主轴单元静动态特性的快捷分析,本文提出了主轴单元有限元建模基本参数的概念,建立了主轴单元通用有限元简化模型。以某厂新型五面体加工中心主轴单元为研究对象,利用简化模型得到了主轴单元的静刚度和前十阶模态。与简化前的分析结果比较,证明了简化模型的正确性。分析了不同轴承预紧工况下前两阶固有频率的变化,通过对主轴单元进行动态优化设计,使一阶固有频率提高了32.2%,主轴重量减少了42.9%。     

陶瓷球轴承在高速主轴单元中的应用研究

介绍了陶瓷球轴承的特点及其在数控机床高速主轴单元中的应用现状.通过实验研究,对比分析了两种类型主轴单元的温升、振动特性,为HIPSN陶瓷球轴承的实际应用提供了一定的技术依据.     

高速电主轴热态特性仿真分析

在分析电主轴温度场理论的基础上,建立某高速磨床电主轴系统的有限元模型,计算了电主轴热特性分析的边界条件,利用有限元软件ANSYS Workbench分析其热态特性,得到了主轴系统的稳态温度场分布和热变形情况;同时分析计算了不同转速对主轴系统温升及热变形的影响.结果表明:主轴转速越高,相应主轴单元的温升变化及主轴热变形也越大.此分析为改善电主轴温度场分布及减小热变形提供了理论依据.     

电主轴设计的几个关键问题

论述用于立式加工中心的电主轴设计时轴承的合理选择,使用有限元分析了20 000r/min主轴的固有频率特性以及电动机和轴承发热对主轴精度的影响,完成了高速主轴单元的结构设计.     

基于ANSYS的数控镗铣床主轴结构动态特性对比分析

运用Pro/E对两种不同的数控镗铣床主轴结构进行三维建模,将模型导入到ANSYS中,分别采用实体单元SOLID185和弹簧阻尼单元COMBIN(1)4对主轴和轴承进行有限元模型的划分,对主轴进行振动模态和谐响应分析,对比分析结果,找出两根主轴在动态特性上的区别,并根据机床给定参数,得出两根主轴在动态特性上的优劣.同时还对主轴固有频率与轴承跨度之间的关系进行了研究,得出了固有频率与轴承跨距关系曲线图,为数控镗铣床主轴设计和优化提供数据参考.     

螺旋铣孔主轴单元的动态特性分析

螺旋铣孔加工过程中,刀具在自转的基础上公转并保持轴向进给,是适合于航空工业典型难加工材料的先进制孔工艺技术。根据螺旋铣孔的加工原理设计了螺旋铣孔专用主轴单元,其典型特征为三转子、双偏心结构及具有类似于行星轮系的自转公转系统。对修改的整体传递矩阵方法建立该主轴单元的动态模型进行研究,分析了主轴单元的固有频率特性,并通过有限元软件进行了验证。采用灵敏度方法对影响主轴动态特性的设计参数进行了分析。结果显示,轴承跨距、轴承刚度及单元总长度对于主轴单元的动态特性有显著影响。     

高精重载车床主轴力学特性的有限元分析

在高科技领域内,高性能、高质量的机械类产品,已成为立足于行业竞争的关键手段。主要对高精重载车床主轴力学特性进行有限元方法分析研究。采用梁单元BEAM4建模对主轴在切削力作用下的变形情况进行分析;采用实体单元Solid45单元建模对主轴动态特性进行研究。     

高速机床主轴单元变形的计算

机床主轴单元的变形影响主轴的加工精度。主轴高速旋转时 ,轴承滚动体离心力陀螺力矩作用的结果使主轴的支承状态发生变化 ,主轴的变形特性不同于主轴静止状态。用有限差分法建立了主轴高速旋转状态下主轴的变形与载荷之间的关系及支承轴承载荷与变形之间的关系 ,采用牛顿 -拉费逊法对主轴单元载荷和变形的非线性方程组进行了求解 ,并分析了高速主轴单元旋转速度对其的影响。附图 3幅 ,参考文献 3篇     

高速机床主轴单元变形计算

机床主轴单元的变形影响主轴的加工精度。主轴高速旋转时,轴承滚动体离心力陀螺力矩作用的结果使主轴的支承状态发生变化,主轴的变形特性不同于主轴静止状态。用有限差分法建立了主轴高速旋转状态下主轴的变形与载荷之间的关系及支承轴承载荷与变形之间的关系,采用牛顿—拉费逊法对主轴单元载荷和变形的非线性方程组进行了求解,并分析了高速主轴单元旋转速度对其的影响。附图3幅,参考文献3篇。     

油气润滑电主轴测试平台的设计与实现

针对电主轴在实际使用、维护和维修中的测试需求,搭建适用于不同型号的油气润滑电主轴测试平台。该测试平台由电主轴辅助功能模块(电主轴支撑固定单元、电主轴控制单元、电主轴油气供给单元和松拉刀单元)和电主轴测试模块组成,结合基于VC编程的数据采集和处理等功能,可实现对不同型号、不同直径油气润滑电主轴的温度、振动、噪声等的测试,为数控机床电主轴的维护保养和维修提供了实验条件。     

主轴的静刚度计算与检测

对主轴单元的径向刚度进行了理论分析,基于赫兹理论计算了支撑主轴的角接触球轴承和精密双列圆柱滚子轴承的刚度,建立主轴轴承-转子系统的有限元模型,进行了有限元分析。同时,对主轴的静刚度进行检测,对检测数据进行处理与分析,得到主轴的静刚度值。试验结果表明：主轴的理论刚度计算与有限元分析方法具有可行性,与检测的结果基本一致,为研究主轴的静刚度提供了理论支撑。     

多约束状态下重载机械式主轴有限元建模及模态分析

重载机械式主轴是重型数控(Computer numerical control,CNC)机床摆角铣头的关键功能部件,具有大功率、大扭矩特点,用于加工大型复杂曲面零件。其有限元建模及模态分析的准确性是主轴进一步动力学分析的基础。基于Timoshenko梁理论建立重载机械式主轴的运动方程,采用有限元法得到主轴的矩阵形式的动力学方程;在有限元软件中分别以实体单元和梁单元对主轴进行有限元建模,对轴承以Combin14弹簧单元建模,并以自由模态和实际工况约束条件下进行重载机械式主轴的模态分析;根据轴承型号计算轴承的径向刚度,作为重载主轴模态分析中弹簧单元的刚度参数;进行主轴锤击模态试验,验证重载机械式主轴多约束状态下模态分析建模及仿真结果的正确性。研究表明,把主轴考虑为Timoshenko梁单元和Beam188梁单元进行主轴有限元建模和模态分析时,结果更为准确,弹簧约束梁方式更符合实际情况。研究结果为重载机械主轴系统的进一步优化设计和精度控制提供依据。     

数控机床主轴部件最佳支承距计算软件的编制

在数控机床中,主轴部件最佳支承距对主轴部件的性能影响很大,因此对主轴部件最佳支承距的计算是主轴部件设计中相当重要的工作。编制计算机软件来做主轴部件最佳支承距的计算,既可以提高工作效率,使得过去复杂的计算在数秒内轻松解决,同时可将设计人员从繁杂的重复劳动中解脱出来。     

高速铁路轴承试验台的主轴结构优化

建立了高速铁路轴承试验台主轴的参数化有限元模型,利用有限元分析软件ANSYS对主轴进行了模态分析,初步判定主轴会发生共振。对主轴结构进行了优化计算,结果表明,该方法确立了支承轴承的位置,主轴在自重减轻的情况下提高了其一阶固有频率,改善了主轴的动态性能,并且有效地避开了共振区。     

大功率陶瓷轴承电主轴单元的研制

介绍了电主轴单元的优良特性及其应用，结合高速电主轴单元的研制实践，分析了大功率电主轴单元支承选用及预负荷的确定，探讨了电主轴单元的结构布局与设计，讨论了电主轴单元冷却与润滑系统的设置，通过实验测试电主轴的静动态性能，为加快开发新型电主轴及其在数控机床上的应用提供技术依据。     

高速电主轴动态设计方法

基于传递矩阵法与滚动轴承分析理论，研究高速电主轴的轴系动态特性分析方法，用Matlab工具研发了一套电主轴动态分析与设计通用软件。以某高速磨削用电主轴为例，完成其动态分析与结构优选设计。结果表明：所提出的电主轴动态设计方法可行，研发的高速电主轴动态设计通用软件可成功地用于产品设计。     

Variations of instability in a rotating spindle system with various bearings

To drive the speed of spindle faster and faster, especially for micro-via-drilling, the gas bearing–spindle is a must. However, most investigations of the dynamic characteristics of the spindle system are limited to the ball bearing type of spindle. This work examines the dynamic instability of a rotating spindle system with various bearings to elucidate the difference between the ball and gas bearing–spindle systems. A round Euler–Bernoulli beam is used to approximate the spindle. The Hamilton principle is applied to derive the equation of motion for the spindle system, and the multiple scales perturbation method is employed to solve the instability solution of the system. The effects of bearing types and speeds of rotation on the dynamic characteristics and instability of a rotating spindle system are further studied.     

锭子振动测试的数学模型研究

锭子在纱线卷绕时的振动问题不仅与锭子本身的振动有关,还与纱线卷绕时的纱线作用力有关,本文以纱线在高速卷绕时锭子的振动为研究对象。建立了锭子振动的力学模型,并以此为依据设计锭子振动测试装置。     

基于Workbench的高速电主轴动力学特性分析

利用Pro／E建立了电主轴三维模型,运用Workbench对高速电主轴进行模态分析和谐响应分析。获得电主轴的固有频率以及临界转速等动态特性;在此基础上对电主轴前端处的位移响应特性进行分析,证明了电主轴结构设计的合理性．为下一步的电主轴特性研究奠定基础。