深孔磨削电主轴临界转速与刚度的计算研究

基于传递矩阵法与有限元法分别对深孔内圆磨用电主轴的临界转速与刚度进行了计算,得出了两种方法的差异,为电主轴设计提供依据.     

高速电主轴系统固有频率与临界转速分析

利用有限元的方法对主轴系统进行划分,求解主轴系统的单元质量矩阵与刚度矩阵,通过矩阵迭代法处理系统质量矩阵与系统刚度矩阵。利用Matlab求解轴系振动微分方程,得出主轴系统的固有频率与临界转速,并实例分析了某类主轴系统的固有频率和临界转速。     

基于传递矩阵法的电主轴动力学特性分析

研究了电主轴主要的结构参数对电主轴动力学特性的影响。运用传递矩阵法,考虑了陀螺力矩、剪切、变截面等影响因素,建立了电主轴"转子—轴承"系统的多圆盘转子动力学模型,编程并计算了电主轴的前三阶临界转速、振型等动力学特性参数,分析了电主轴轴承轴向预紧力、支承跨距及前、后端悬伸量的变化对电主轴"转子—轴承"系统临界转速的影响和变化规律。结果表明:支承跨距和悬伸量在一定范围内对临界转速有显著的影响,通过研究为电主轴的结构设计和性能优化提供依据和指导。     

轴承座安装不同心时电主轴临界转速的计算

考虑实际装配中会因产生误差导致前后轴承座安装不同心.针对此工况,对电主轴进行动态特性分析.简化主轴系统,建立转子动力学模型并推导出转子系统的振动方程,得出该振动方程的特征方程.分析轴承-转子系统的刚度与质量矩阵,以求解该特征方程,最终计算出该条件下转子系统的临界转速.结果 表明:安装轴承座不同心导致转轴倾斜的角度越大,...     

电主轴动力学分析的传递矩阵法

介绍了电主轴的结构特点,利用传递矩阵法将其简化并进行分段建模,对轴系中典型单元的状态进行了教学描述.针对电主轴的特殊结构,修改了简化模型中部分典型单元的状态向量,得到电主轴的传递矩阵方程(即轴系的频率方程),并以某型号电主轴为例,计算轴系的固有频率和临界转速.同时用有限元分析软件ANSYS建立了电主轴实例的三维模型,并进行模态分析,得到轴系的固有频率和一阶振型,与传递矩阵方程的计算结果基本吻合.这表明所提出的时电主轴轴系频率方程的修改是可行的,而且更接近实际情况,对电主轴的动力学分析有重要的参考价值.     

一种轴型盘转子系统临界转速的计算分析

考虑轴段转动惯量及剪切变形效应的影响,建立了以轴段矩阵代替转盘矩阵的新的传递矩阵法,并编写了相应的用户子程序;对含轴型盘转子系统的临界转速及振型进行比较深入的计算分析,并通过同常规传递矩阵法、Riccati传递矩阵法,以及有限元方法所得系统前3阶临界转速结果进行比较,探讨了转盘厚度与传递矩阵的选取之间的关系。计算结果表明:对于轴型盘转子系统,采用新的传递矩阵法所得的临界转速更接近有限元计算结果。当悬臂盘厚度达到轴长的0.1或居中盘厚度超过跨度比例0.08时,应采用新的传递矩阵法。     

电主轴整机高速转速临界特性研究

基于整体传递矩阵法与滚动轴承分析理论,首次建立了高速电主轴整机三转子耦合动力学模型。以某款立式铣削用电主轴为例,完成其临界转速特性计算,并将整机三转子耦合动力学模型计算结果与传统的单转子、双转子模型的计算结果进行对比分析,最后完成了电主轴系统结构参数对临界转速的灵敏度分析。研究结果表明：较传统的单转子、双转子模型相比,提出的整机三转子耦合动力学模型能更好地描述电主轴动力学行为;在电主轴结构参数中,轴承的轴向预紧力、轴承跨距、电机转子内径是影响电主轴临界转速特性的主要因素。     

一种计算转子临界转速新方法

本文在首创一种新的矩阵相乘技术的基础上,给出一种先进的传递矩阵－多项式法,实例证明,该法在计算转子系统临界转速时,不漏根,计算精度高,计算速度快。     

传递矩阵法进行电主轴的动力学特性分析

介绍了对电主轴系统进行动力学特性分析的传递矩阵法,并以ADQ120－60／6－01型电主轴为例进行了分析和计算,计算结果对电主轴的设计有重要的参考价值。     

多轮盘转子系统临界转速的计算方法分析

为了保障多轮盘转子系统的稳定性,针对多轮盘转子临界转速的确定问题,分别采用了邓柯莱法,传递矩阵法和基于ANSYS的有限元法进行求解,并对所得结果进行了分析和比较。结果表明三种方法的适用范围不同,其中基于ANSYS的限元法对转子系统的临界转速的求解准确度高,计算简便,为工程上其它转子系统的临界转速的求解提供了可靠的依据。     

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.     

高速磨削用电主轴结构动态优选设计

考虑滚动轴承径向刚度随转速非线性变化，运用传递矩阵法对电主轴的临界转速和静刚度特性进行了系统的研究，用Matlab工具开发了一套具有自主知识产权的动态计算分析软件。以某款精密高速(51000r／min)磨削用电主轴为对象，分析了主轴结构参数与砂轮参数对主轴动态特性的影响，并对主轴结构进行了优选设计。结果表明，基于传递矩阵法编制的电主轴动态设计软件运行可靠、操作简便，可应用于电主轴的动态设计与快速开发。经优选设计后，电主轴的一阶临界转速和主轴端静刚度均有较大幅度的提高。     

无速度传感器矢量控制下高速电主轴动态性能分析

为了研究高速电主轴的控制精度与主轴机械参数之间的动态关系,根据法拉第电磁感应定律建立高速电主轴的动态数学模型,并利用无速度传感器矢量控制逆变调速原理,将该模型的定子电流分解为励磁电流和转矩电流两个分量,组成两个独立的一阶线性子系统——磁链子系统和转矩子系统,实现励磁磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。试验结果表明,在无速度传感器矢量控制下,高速电主轴的励磁磁链受励磁电流的控制,且不受主轴负载和转速高低的影响,始终保持恒定;转矩电流控制高速电主轴的电磁转矩,与负载呈线性关系。有效控制励磁电流和转矩电流两个独立变量,不仅可以保证高速电主轴在负载状态下转差率小、转矩输出稳定性高的特点,而且当高速电主轴受到瞬间外力冲击时,其快速的转矩响应能力、动态速度跟随精度和抗挠动性等动态特性参数都可以通过控制励磁电流和转矩电流的精度实现。     

高速电主轴轴承配合过盈量的计算方法研究

高速电主轴轴承与转轴配合的过盈量大小对主轴的刚度、旋转精度和使用寿命具有十分重要的影响。目前主轴外径的配合公差设计多根据实际经验和厂家推荐数据进行选用,尚缺乏科学定量的设计依据。文中将高速滚动轴承内圈和与之配合的空心主轴分别简化为薄壁圆环和厚壁圆筒,基于弹性力学和动力学理论建立了内圈和主轴的径向位移与旋转角速度之间的关系;并且考虑温升影响,推导得到了高速电主轴轴承内图与转轴配合过盈量的计算公式。     

基于传递矩阵法的磁悬浮轴承转子的动力学分析

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。提升转子动态性能已成为当务之急。以磁悬浮开关磁阻电机的磁轴承转子为例,通过普劳尔传递矩阵法和MATLAB强大的绘图功能分别就柔性、刚性两种不同状态下的支承,计算出了该轴系的固有频率及临界转速,并得到了相应的主振型图。     

高速电主轴动态非接触电磁加载研究

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响因素。解决了实现电磁加载的关键技术,并完成加载实验台整体设计。在转速为9 000 r/min、励磁电流为40 mA的加载条件下,针对170MD18Y16型磨削电主轴进行了动态加载实验,并对比了励磁电流和转速变化时动态电磁力的理论和实测值。结果表明,动态加载理论值与实测值变化一致,二者误差较小,验证了动态非接触电磁加载方法的有效性,且改变励磁电流和转速可实现不同条件的加载。     

高速高精度电主轴温升预测模型

提出高速高精度电主轴温升预测模型,将有限元模型与试验数据相结合,精确预测不同工况下电主轴的温度场。建立电主轴流场、温度场有限元模型,分析冷却系统及润滑系统参数对电主轴温度场的影响;考虑电主轴运行速度、载荷,设计电主轴损耗测试方法,将测得的电主轴总损耗作为计算电动机、轴承生热依据;考虑冷却系统、润滑系统参数及环境条件对换热系数的影响,采用最小二乘算法,基于电主轴表面温度测试数据,优化电主轴换热系数,并将优化后的换热系数作为有限元模型的边界条件。建立170SD30-SY电主轴温升预测模型,将换热系数优化前后的温度场仿真数据分别与试验数据对比。结果表明,换热系数优化后的温升预测模型预测的精度提高了4.78%,提出的电主轴温升预测模型有较高的预测精度。     

高速电主轴动态及热特性研究

以高速加工中心用电主轴为研究对象,对其动态特性进行了仿真分析,得到其低阶频率和振型,为电主轴的稳定性研究提供了理论依据。同时,分析了转速、切削力和润滑方式等因素对电主轴温度的影响。     

高速高性能电主轴热态性能分析

基于高速电主轴的能量流模型,应用摩擦学和电磁学理论分别计算轴承的生热率和内置电机的电磁损耗;应用传热学理论,确定电主轴的热边界条件.在此基础上建立电主轴有限元分析模型,并对其仿真分析和求解.结果表明,前端轴承、主轴前端和定子是电主轴温升最严重的部位,且在主轴运行初始阶段,温升最快.因此要改善电主轴的热态性能,不仅要在温...     

高速电主轴直接转矩控制调速系统

作为一种高性能异步电动机传动,精确的转矩转速和位置控制对于高速电主轴来说是必需的。当前存在两种高性能交流调速控制系统,即矢量控制系统和直接转矩控制系统,而直接转矩控制系统更加得到了高度关注。本文在介绍高速电主轴传动结构特点和数学模型及存在的问题的基础上,给出了直接转矩控制原理,并分析了将直接转矩控制应用到高速电主轴调速系统上的优越性。