惯性摩擦焊机主轴系统性能分析

根据摩擦焊接过程原理对惯性摩擦焊机中主轴系统力能参数进行计算校核,在试验研究的基础上,对惯性摩擦焊机的主轴、飞轮和离合器等轴系转动件进行了动平衡试验与校正,并完善了惯性摩擦焊机,为今后摩擦焊机的推广应用提供了理论依据.     

摩擦焊模块化测控系统实现

设计基于P89C51RD2单片机的摩擦焊机压力及转速两个测控电路模块,实现对惯性摩擦焊过程关键参数压力及转速的闭环控制.摩擦焊机液压系统控制阀采用可控性较好的电液比例溢流阀,由压力传感器对实际压力进行检测,检测信号进入压力测控电路模块,经A/D转换、运算处理及D/A转换后输入电液比例溢流阀,以实现对摩擦焊接过程压力的连续调节.焊机主轴电动机驱动器采用调速性能较好的变频器,主轴转速由光电旋转编码器进行检测,其脉冲信号直接进入转速测控电路模块,经运算处理及D/A转换后输入变频器,实现调速控制,使焊机主轴电动机可按照焊接工艺的要求得到稳定、准确的转速.实际生产应用表明,压力及转速控制系统工作稳定、操作方便、运行效果良好.     

14 t摩擦焊机整机静动态特性分析

以14 t连续驱动摩擦焊机整机为研究对象,建立了用于有限元分析的简化模型,对摩擦焊机整机进行了静动态特性分析。在静态特性分析中,对摩擦焊机受自重状态、摩擦加工阶段、顶锻加工阶段以及切削加工阶段等不同工况下的整机刚度、强度进行了校核,确定了焊机切削状态下刚度的薄弱位置,为焊件切削加工工艺参数的制定提供理论参考。在动态特性研究中,首先基于Block Lanczos特征提取法求解了整机前6阶固有频率,对焊机各阶振型进行了描述,通过与临界转速对比后,对摩擦焊机整机设计的安全性进行了校验。并基于其模态求解结果,对摩擦焊机进行了谐响应分析,得到了在切削力激励作用下床身与切削系统的频率响应特性。     

基于有限元的大型摩擦焊机主轴箱优化设计

针对摩擦焊机的加工精度的问题,以预焙阳极专用摩擦焊机主轴箱作为研究对象,应用有限元仿真软件ANSYSWorkbench对箱体进行静态与模态分析,得到箱体最大应力、应变及(1-4)阶固有频率和各阶模态阵型,对得到的结果进行分析得到主轴箱具有较好的动态性能。选择箱体总质量与最大变形量为优化目标,筋板厚度等4个关键尺寸为设计变量,使最大变形量减少了61.22%,并减轻了主轴箱的质量和最大应力。根据灵敏度分析提出了优化方案,为大型摩擦焊机主轴箱结构改进或优化设计提供前提依据。     

基于ANSYS车床主轴有限元分析

主轴部件动静态特性直接影响车床的加工精度和精度稳定性.以重型车床CT61100的主轴为分析对象,在工件重力和切削力载荷工况下,应用Ansys软件对其进行静态和模态分析.在产品试验之前,分析得到最大应力和变形位置.以此来判断主轴的刚度是否足够.根据固有频率计算主轴的临界转速,避开共振区域.这些分析结果为机床设计提供了依据.     

基于有限元的钢爪摩擦焊机床身结构设计及优化研究

针对钢爪摩擦焊机床身结构设计的合理性及静、动态性能较差的问题,在钢爪摩擦焊机满足焊接工艺要求的基本条件下,设计出了钢爪摩擦焊机床身。在对床身结构进行了有限元分析的基础上,以壁板及肋板厚度作为设计变量,以静态特性为目标参数,对壁厚、肋板厚度等设计参数进行了灵敏度分析,得到了各参数对静态特性的影响趋势,根据灵敏度分析结果对初步设计的床身各项设计参数进行了改进;最终得到了改进后的钢爪摩擦焊机床身,并对其进行了有限元分析。研究结果表明:优化后钢爪摩擦焊机床身的静、动态性能都有一定程度的改善,并且其质量也有所降低。     

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.     

基于Labview的搅拌摩擦焊焊接力监测系统开发

根据搅拌摩擦部件数字化设计和过程监控需求,设计开发了一套搅拌摩擦焊焊接力监测系统.首先基于Labview开发了焊接力监测软件,然后采用PC机、采集卡和传感器搭建了硬件平台,最后对系统平台进行标定和实验.实验结果表明,该系统可精确测量搅拌头所受焊接力,为焊机主轴及搅拌头的整体检测分析提供有效数据样本,达到优化焊机主轴性能,提高摩擦焊设备效益等效果.此外,该系统具有量程大、精确度高和可移植性强等优点,具有较为广泛的适用性.     

龙门加工中心主轴系统的热态性能分析技术研究

龙门加工中心主轴系统热态特性是提升机床性能的一个关键问题。针对龙门加工中心主轴系统热态特性分析的需要,建立有限元分析模型,计算主轴轴承的发热量以及主轴系统各个表面的对流换热系数,利用ANSYS WORKBENCH对其温度场、热变形状况以及热-结构耦合问题进行了分析计算,得到了不同位置轴承对总热变形的影响以及不同转速条件下主轴系统的稳态热态性能。实验测试数据表明分析计算结果的准确性较高,可用于指导该型龙门加工中心主轴系统结构优化设计和热变形补偿。     

卧式HMC500主轴系统热特性分析及结构优化

以HMC500主轴系统的特有结构为研究对象,建立主轴系统的温度场模型。实验结果表明,主轴系统热变形与温度有较好的对应关系,主轴发热量增大引起主轴变形增大,而主轴轴承的摩擦生热是主轴系统热量产生的重要原因,主轴系统的最高温升位于前轴承内圈处。进一步仿真计算主轴系统的热变形,通过对主轴箱体散热凹面的优化设计,可有效降低主轴系统温升,使主轴系统的热变形达到最小,从而使关键部位变形小于10 μm,满足机床的设计要求。在优化后的主轴箱系统上布置温度传感器和位移传感器,在8 000 r/min转速下进行实时测量,将实验结果与ANSYS的模拟结果进行对比,验证了优化结构的可行性与可靠性。     

双头相位摩擦焊机核心部件的有限元分析

根据汽车传动轴轴管叉焊接总成的加工技术要求,提出了双头相位摩擦焊机的设计方案,并选取焊机的核心部件主轴箱中的箱体和主轴为研究对象,根据三维设计方案,利用ANSYS Workbench软件建立了有限元模型。分析箱体和主轴的实际工作情况,进行了刚度和应力的静力分析,并对箱体和主轴进行了模态分析。结果表明,焊机主轴箱箱体及主轴的设计比较合理,有着较高刚度和强度的安全系数,为进一步优化结构提供了依据。     

基于材料热特性的轴承预紧力自调节设计方法

采用滚动轴承支承的机床主轴在转速上升过程中摩擦发热产生温度变化,引起轴承预紧力变化限制了机床转速。提出材料热特性轴承预紧力自动调节方法,该方法是根据温度变化时金属材料受热伸长的特性,通过分析机床主轴转速上升时摩擦功率损耗产生的热量,建立主轴温度场模型。采用有限元计算主轴工作温升引起的热变形,按照两种金属材料受热伸长的差值,建立温差与位移关系的数学模型,并求解应用双金属材料结构设计参数。仿真计算结果表明,通过使用轴承预紧力自调节方法,可以有效地扩大机床转速范围,应用在加工中心的主轴上,主轴最高转速由2.5 kr/min 提高到了3 kr/min,取得了明显的效果。     

立式搅拌摩擦焊动静压电主轴的结构设计及有限元分析

对搅拌摩擦焊技术发展进行了简要介绍,分析了搅拌摩擦焊中工艺影响因素,结合目前电主轴的发展趋势——动静压电主轴,在铝合金搅拌摩擦焊电主轴单元关键技术研究的基础上,确定电主轴的工艺参数,设计研发一种新型的立式搅拌摩擦焊动静压电主轴,具有自动调节负荷的功能,并对主轴的结构设计、油腔结构和运行状态进行详细的介绍,并利用Solid Works Simulation对转子轴静态受力进行模态分析,经初步检测符合设计要求。较好地解决了搅拌摩擦焊主轴适用材料窄、滚动轴承寿命短、转轴承载负荷过大和主轴可靠性差等问题。     

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.     

惯性圆锥破碎机主轴的动力学特性分析

以惯性圆锥破碎机为研究对象,首先计算了该破碎机的最大破碎力。利用最大破碎力,对破碎机的主轴进行力学分析,得到了由最大破碎力引起的激振器对主轴的最大作用力以及主轴受力的计算公式。然后使用ANSYS APDL分析软件建立了主轴的有限元模型,对其主轴进行结构静力学分析与模态分析。静力学分析结果显示主轴主要变形在偏心激振器内圆柱面与主轴外圆柱面的切线附近,最大变形量为0.64mm,满足其刚度要求。材料的屈服强度为930MPa大于最大等效应力770MPa,满足其强度要求。模态分析得到主轴的各阶固有频率及相应的模态振型。结果表明破碎机激振器旋转频率远小于主轴各阶固有频率,将不会产生共振现象,工作安全可靠。以上分析结果为惯性圆锥破碎机主轴的设计提供了一定的依据。     

网络互穿双金属复合材料干滑动摩擦磨损特性研究

利用高温高速摩擦磨损试验机分别对不同工况(加载载荷、主轴转速、时间)下网络互穿铝基复合材料摩擦磨损特性进行分析。结果表明:摩擦因数和磨损量均与加载载荷和主轴转速呈正相关关系。建立的磨损方程能够很好的对实际磨损量进行预测,且三个实验因素对磨损量的影响大小依次为时间、加载载荷、主轴转速。     

某高频段精密二维雷达平台特性分析

针对高频段雷达波束宽度较窄、动态转速和加速度较大,齿轮式传动机构由于弹性扭转变形及回差影响很难满足高速跟踪时的精度要求,提出了以交流力矩电机为部件构建精密伺服驱动系统,该系统零空回、轴系直驱、传动平稳、反应快速。根据负载、风载等参数特性分析了俯仰机构的惯性力矩、风力矩和摩擦力矩,并通过理论公式研究了轴系精度在不同工况下产生的静态和动态误差。最后利用多种光学仪器,实测了雷达运输平台、方位与俯仰转轴之间的独立误差及耦合误差,结果表明该设计方案及分析检测结果满足指标要求,可以为收发分置式精密雷达的传动设计提供参考依据。     

卧式数控加工中心主轴热误差及刀尖轨迹分布

应用热力学经典理论对主轴系统热源分布及传热方式进行了分析,并对主轴温度场和机床热变形进行 了试验研究.研究发现,主轴的转动及其与轴承的摩擦热是主要热源之一,并且主轴热变形与温度有直接关系.通过对不同转速下的刀尖点轨迹进行分析发现,同一轴向上不同位置测点的热变形及同一位置不同轴向测点的热变形分别在局部细节和宏观趋势上存在...     

管体坡口专用加工机床主轴动态特性分析

主轴是决定机床加工质量的关键部件,研究主轴的动态特性可以明确机床的变形方式和抗振能力。以管体坡口专用加工机床的主轴为研究对象,利用有限元软件,建立主轴的有限元模型,并对其进行模态分析和谐响应分析,得出主轴的前5阶固有频率和振型,明确最大变形区域以及主轴在最大转速下工作时最大变形区域内一点的位移变形量。分析结果表明,当主轴在工作频率范围内工作时能避免产生共振,验证了主轴设计的合理性,为主轴的进一步优化改进奠定了基础。     

机床主轴系统热变形分析与实验研究

对机床主轴系统的发热与变形情况进行理论与实验研究。对主轴系统进行受力分析,建立三维模型。运用传热原理对机床主轴系统的温度场进行有限元热特性分析,得出机床主轴高速运转下的热变形的仿真结果,机床主轴系统最右端轴向伸长3μm,上翘9.1μm。在此基础上开展实验,借助红外温度传感器与位移传感器测得机床主轴系统的热变形,验证了有限元分析得合理性,为下一步的机床热误差补偿提供必备的条件。该机床主轴系统的热变形在径向和轴向的差别较大,后续热误差补偿应主要考虑径向变形。