高速电主轴动刚度的计算与测试方法

为了考察高速砂轮主轴在高速运转下的动态特性,构建了基于角接触球轴承的拟静力学数值模型的电主轴支撑刚度的计算方法,并设计了基于工作转速下的高速砂轮主轴动态支撑力、相对位移的动刚度测试方法,搭建了高速砂轮电主轴动刚度的测试平台。研究分析了高转速精密机床中使用的HCB71902-C-T-P4S高速角接触球轴承在不同预紧力下动刚度随转速变化的规律。在选择轻预紧11N下,实验测试结果与计算所得支撑刚度保持一致,当转速超过50 000r/min后径向动刚度趋于稳定在180N/μm左右。高速电主轴支撑刚度的变化规律研究为改善精密机床工作性能提供了重要的理论基础。     

高速微型球轴承摩擦力矩分析与试验研究

基于热弹流润滑理论建立高速微型球轴承摩擦力矩理论分析模型,并借助于高速精密微型轴承试验机,在轴承内圈旋转工况下,进行试验验证。分析与试验结果表明,轴向预紧力一定时,摩擦力矩随转速的增加而增大。建立的理论模型适用于高速微型球轴承的分析,也可用于分析轴承载荷、环境温度、结构参数、润滑油特性以及轴承工况等对高速微型球轴承摩擦力矩的影响。     

滚动轴承运动稳定性分析

以角接触球轴承71807C为例,利用动力学仿真软件Adams分析预紧力对空间角接触球轴承运转的动态特性,通过仿真分析研究不同转速、预紧力对角接触球轴承动力学特性的影响。     

高速电主轴角接触球轴承热-力耦合特性研究

在高速电主轴转子系统中,角接触球轴承的工作特性受温升的影响显著,极易产生胶合。为了得到更加精确的角接触球轴承瞬态温度场,建立了考虑自旋的角接触球轴承生热及传热模型,并利用MATLAB软件得到了轴承的生热量,随后建立了轴承的三维参数化模型,并基于显示动力学理论在LS-DYNA平台上进行了热-力耦合有限元仿真分析,且对影响轴承瞬态温度场的主要因素进行了研究。研究结果表明：转速与温升呈非线性正相关;高转速下轴承温升对预紧力更加敏感;生热量随预紧力的增加逐渐增大,当施加的预紧力大于最小预紧力时,温升随预紧力增加而变大。研究可为高速电主轴轴承的设计和稳定性分析提供理论参考。     

预紧力对轴承接触状态及电主轴回转性能的影响

高速电主轴角接触球轴承的性能由转速、支承刚度、旋转精度和摩擦生热等因素决定,这些因素都直接关系到轴承在轴向预紧力作用下的接触特性。研究了轴承滚动体与滚道在轴向预紧力变化下的接触特性。提出了一种利用开尔文四线法测定轴承不同轴向预紧力下接触电阻的新方法。结果表明,随着轴承轴向预紧力的增大,接触电阻呈非线性减小。对于角接触球轴承,当轴向预紧力大于一定值时,接触电阻趋向平稳,形成"L"型曲线。进一步研究了轴向预紧力对背靠背角接触球轴承对作为大型电主轴一端支撑的旋转精度的影响。研究表明,轴承外圈径向跳动随着轴向预紧载荷的增大呈现"降-升-降"的波动趋势,反映了径向游隙变化以及背对背轴承对隔离挡圈平行度误差对轴承外圈姿态变化的综合影响。本研究为角接触球轴承作为小型电主轴和大型电主轴的支撑进行轴向预紧时预紧载荷的优化提供了技术支撑。     

高速角接触球轴承动态刚度的分析与计算

在Hertz接触理论的基本上，结合Newton-Raphone法，针对定位、定压两种不同的预紧方式，分析计算了轴向力和径向力联合载荷作用下高速角接触球轴承的动态刚度，结果表明：定位预紧下轴向刚度和径向刚度随转速增加而增大；定压预紧下轴向刚度随转速增加而减小，径向刚度随转速增加而增大。     

角接触球轴承动特性的数值与试验研究

角接触球轴承的动特性对机床主轴的回转精度、可靠性及寿命等有重要影响。以弹性力学理论、滚动轴承动力学和沟道控制理论为基础,研究角接触球轴承的动特性。推导了计及过盈配合量和预紧力影响的高速角接触球轴承动刚度计算方法,并对轴承动刚度的影响因素进行了理论分析和试验验证。结果表明:随着过盈量的增大,轴向刚度逐渐减小,径向刚度则逐渐增大,外圈过盈量影响更显著;预紧力过小时,刚度会出现明显的波动现象,适当的预紧力对角接触球轴承刚度的稳定至关重要。     

角接触球轴承的温升及润滑脂性能试验

为研究脂润滑角接触球轴承温升的影响因素以及润滑脂在轴承运转中的老化过程,对7008C角接触球轴承进行了温升试验,分析了轴向预紧力、转速、室温对轴承温升的影响,并测试了不同转速、运转时间、轴向预紧力下润滑脂表观黏度及红外光谱的变化。结果表明:在一定的轴向预紧力下,轴承温升随轴向预紧力的增加呈先增加后减小再增加的趋势,轴向预紧力对润滑脂表观黏度的影响本质是对轴承温升的影响;轴承温升随着转速和室温的增加而升高,轴承内润滑脂表观黏度降低,说明润滑脂的皂纤维结构已经发生变化;随着轴承运转时间的延长,轴承内润滑脂表观黏度逐渐降低、屈服应力下降;经过长时间运转,润滑脂由于分油,颜色明显加深;短时间内,即使在高速和大轴向预紧力作用下润滑脂也没有发生化学结构的变化。     

高速精密角接触球轴承最小预紧载荷计算

提高主轴刚性和旋转精度 ,控制滚动体的公转和自转打滑 ,应对高速精密角接触球轴承施加一定的预紧载荷。不适当预紧载荷使轴承发热增加 ,降低轴承的疲劳寿命和影响主轴的旋转速度。根据机床主轴的使用要求选择合适的预紧载荷非常重要。本文在分析高速精密角接触球轴承钢球受力的基础上 ,给出了球在沟道中不产生陀螺滑动时应施加的最小预紧载荷。附图 3幅 ,表 1个     

机床主轴三联角接触球轴承预紧力的研究

本文对三联角接触球轴承的预紧力进行了实验研究，定量分析了这种轴承的预紧力与主轴组件的静刚度、动态特性和不同转速下的温升之间的关系，提出了选择预紧力的科学依据。     

预紧高速角接触球轴承动力学特性分析

以弹性力学理论、滚动轴承动力学分析理论和沟道控制理论为基础,建立了预紧高速角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解,对预紧高速角接触球轴承的动力特性进行分析。实例表明:随着预紧力的增加,内接触角减小而外接触角增大,球的离心力、陀螺力矩和旋滚比减小,球与内、外圈的接触变形、接触应力、接触载荷及轴承刚度增大;定压预紧轴承动力特性参数受预紧力变化的影响较大,而定位预紧轴承的接触变形、接触应力、接触载荷及刚度等动力特性参数值较大。     

基于成对双联角接触球轴承的摩擦力矩特性分析

对影响成对双联角接触球轴承精度和平稳度的摩擦力矩特性进行了分析研究.依据研究目的要求主要采用了试验验证和计算验证结合的试验方法.首先建立了特种轴承试验台系统.然后对成对双联角接触球轴承做了工况模拟和运转状态检测.从而得出了成对双联角接触球轴承变转速,变转向,变轴向载荷,变预紧力下的摩擦力矩曲线的大小和轴承曲线波纹度.进...     

高速角接触球轴承速度性能试验研究

以内圆磨床砂轮轴中定压预紧成对串列背对背安装的角接触球轴承为例，通过试验研究了结构型式，润滑参数和润滑油对高速性能的影响，研究结果为高速轴承的设计和应用，以及润滑参数的选择提供了依据。     

高速电主轴支承刚度计算及模态分析

以某型号数控磨床用高速电主轴为研究对象,基于滚动轴承静力学推导了高速电主轴常用支承—角接触球轴承计及预紧接触角变化的径向刚度和多联组配轴向刚度计算公式,结果显示该计算公式比现有文献中相关计算更准确,讨论了轴向预紧力对支承刚度的影响规律。在得到支承刚度的基础上,在ANSYS中采用弹簧单元COMBIN14模拟主轴轴承支承,基于ANSYS对主轴部件进行了不同轴向预紧力和不同转速下的模态分析,讨论了转速和轴向预紧力对电主轴模态的影响。     

精密高速磨床主轴支承轴承最佳预紧力计算

研究了精密高速磨床主轴──轴承轴系动学力特性，在旋转轴振动理论和高速球轴承刚度理论的基础上，本文提出了一种新的计算精密高速磨床主轴轴承的最佳预紧力算法。     

角接触球轴承油膜热阻及传热影响研究

角接触球轴承广泛应用于电主轴等高速轴系,研究角接触球轴承的润滑油膜热阻计算方法以及接触油膜热阻对轴承温度场分布的影响,对于改善角接触球轴承的工作条件和提高电主轴等轴系的运行稳定性有重要的意义。运用平板模型,分析计算了角接触球轴承的油膜热阻,探讨了影响油膜热阻的主要因素;采用有限元方法分析了角接触球轴承的温度场,研究了接触油膜热阻对轴承温度场分布的影响。结果表明:轴承转速、载荷和润滑油的动力粘度对油膜热阻有较大影响,接触油膜热阻对轴承的散热和温度场分布影响很大。     

角接触球轴承沟道曲率半径优选程序设计与研究

首先利用赫兹理论,计算出同一角接触球轴承在相同工况、不同内外沟道曲率下的最大应力。并运用ansys参数化语言APDL建立角接触球轴承的三维有限元模型,且模型考虑了径向游隙和轴向游隙。再利用Ansys/LS-DYNA对角接触球轴承进行预紧载荷的加载、径向力与轴向力的加载和内圈转速的加载。并将理论分析与有限元分析进行对比研究,从而验证了有限元分析的正确性。最后,得出角接触球轴承在不同内、外沟道曲率半径下的最大应力,为角接触球轴承沟道曲率半径的选择提供科学依据。     

基于Matlab的角接触球轴承动态接触特性分析

根据Hertz接触与滚道控制理论,对高速精密角接触球轴承进行了高速工况下的动态接触特性分析。利用Matlab编程,求解得到了高速精密角接触球轴承主要动态接触特性参数,为高速精密角接触球接触特性的有限元分析提供参考,为高速轴承的设计和应用提供了依据。     

成对角接触球轴承动刚度分析

为分析成对安装角接触球轴承的刚度特性,建立了角接触球轴承拟静力学分析模型。通过求解成对轴承的非线性方程组,计算成对轴承刚度矩阵。并以成对安装的7210C角接触球轴承为研究对象,分析在2种安装布局下转速、径向力、轴向力、预紧力对成对轴承刚度的影响,结果表明:2种安装布局下成对轴承轴向和径向刚度随转速增大而减小,背靠背安装时成对轴承角刚度远大于面对面安装时的角刚度;背靠背安装时成对轴承刚度随径向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向和轴向刚度随径向力增大而减小,角刚度逐渐增大;背靠背安装时成对轴承刚度随轴向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向刚度随轴向力增大而减小,轴向刚度先减小后增大,角刚度逐渐增大;2种安装布局下成对轴承刚度随预紧力增大而增大。     

基于液压预紧结构主轴单元的研究

轴承预紧是提高主轴刚性和稳定性的主要手段。通过圆螺母和小轴套的配合来实现对轴承内圈的定压预紧是工程中常用的一种方法。但是这种预紧方式也有其不精确之处。与现有的轴承预紧方式不同的是:该设计以合金弹簧钢这种弹性极限高、滞弹性效应低且耐热性非常好的材料设计了一种柔性薄壁结构,并通过液压驱动的方式对主轴单元中常用的角接触球轴承的外圈来施加可控的预紧力。并在此结构的基础上,验证其作为主轴单元预紧力施力部件的可行性。并以轴承的温升为目标,研究主轴单元中角接触球轴承的温升跟转速和轴向预紧力之间的关系。