轴承预紧力作用下电主轴系统动力学特性研究

考虑轴承预紧力这一非线性因素对轴承支承动态刚度的影响,建立了磨削电主轴系统动力学模型。在转子系统中考虑由于转子质量偏心而产生的不平衡力,采用数值积分方法研究电主轴转子系统在轴承不同预紧力、不同转速下系统的非线性动力学行为。结果表明:轴承预紧力是影响电主轴转子系统非线性动力学特性的一个重要因素,合理的选择转子系统的工作参数,可提高系统的稳定性。     

电主轴滚动轴承轴向预紧技术综述

概述了角接触球轴承在电主轴中的应用现状,分析了电主轴预紧力与电主轴精度、转速、寿命等性能的相互影响关系;回顾了轴承定位预紧技术和定压预紧技术的原理及特点;分类评述了采用液压装置、形状记忆合金弹簧、双金属隔套、压电装置、电磁力装置、离心力装置等预紧方式的调压预紧技术和自动预紧技术的原理及效果;最后,对电主轴预紧技术的未来发展趋势进行了预测与展望。     

高速主轴轴承预紧力技术研究

高性能电主轴单元集合了精密主轴轴承技术、高速电机驱动与控制技术、油气润滑与冷却技术、高速主轴轴承预紧等相关技术,其中高速主轴轴承预紧技术是实现高性能电主轴的关键技术之一.论文着重阐述了高速主轴轴承预紧力研究的目的和意义、轴承预紧力的研究现状以及本实验室对轴承施加预紧力的研究.     

轴承预紧力对电主轴刚度及使用寿命的影响分析

电主轴的静刚度是其主要性能指标,是机床加工零件精度和质量的保证。轴承作为电主轴的核心支撑部件,其预紧力的增加或减小对主轴的刚度有着重要的影响,同时预紧力的变化也会影响轴承的使用寿命。为了确定轴承的最佳预紧力,通过仿真分析了预紧力的变化对主轴静刚度、固有频率以及使用寿命的影响。分析结果表明：随着预紧力的增加,主轴的静刚度和固有频率都有明显的提高,但同时降低了轴承的使用寿命。     

电主轴在高速轴承试验中的应用

系统介绍电主轴拖动方式的优越性 ,列举了电主轴在航空航天轴承试验机、高速卡盘试验机中成功应用的若干实例 ,并对今后电主轴的发展趋势作了介绍 ,附图 6幅 ,参考文献 4篇。     

高速电主轴结构的改进

对高速电主轴轴承的配置和预紧方式的选择进行了分析研究,并建立了高速电主轴轴承-主轴系统的参数化有限元模型,运用ANSYS有限元分析软件的优化设计功能,以提高主轴刚度为目标,通过指定参数作为设计变量、状态变量和目标函数来建立分析程序,并以设计变量为自变量,不断改变其数值,迭代计算直至目标函数值达到最小,迭代过程中,状态变量用于控制自变量取值。结果表明:主轴支承跨距优化后,刚度和一阶固有频率得到了一定程度的提高,从而为电主轴结构的改进提供了理论基础。     

兼顾低速重载和高速轻载电主轴的可控预紧方法研究

为克服电主轴采用传统定压预紧方式低速时预紧力偏小和高速时预紧力偏大的弊端,提出了一种电主轴预紧力可控的预紧方式,对比研究了电主轴在这两种预紧方式下的动力学性能.结果表明,可控预紧电主轴能同时满足低速重切削和高速轻切削的加工要求.     

基于ANSYS的电主轴轴承预紧与过盈配合分析

运用有限元分析软件ANSYS对高速主轴进行了热-结构耦合分析。主轴热-结构耦合分析的有关边界条件数据来源于实际工况测试,分析得出主轴的热分布图、热变形图、轴承内外圈热应变分布,由这些分析结果验证了轴承预紧力和装配过盈量的合理性,热变形过大则适当改变预紧力和装配过盈量,从而改变热结构耦合分析的边界条件进而改变热结构耦合分析的结果,由结果数据比较得出最佳预紧力和装配过盈量。     

高速机床主轴轴承预紧技术分析

比较论述了机床主轴轴承轴向预紧与径向预紧的优缺点，分析了轴承外载荷与轴向预紧的关系以及配对方式所引起的附加载荷问题。对机床主轴轴承设计和应用人员有一定的参考价值。     

高速电主轴轴承的油气润滑及其应用

油气润滑是轴承润滑的理想方式，在高速电主轴行业，油气润滑技术以其众多的优点成为高速主轴轴承润滑方式的首选。本文以高速电主轴的实际应用阐述油气润滑的优越性及其如何合理应用。     

高速电主轴轴承性能试验台的研制

根据电主轴轴承的实际工况、极限工况及运转特点,研制了高速电主轴轴承性能试验台。介绍了试验台的技术方案,并对试验台进行了性能试验。结果表明,该试验台运行平稳,具有良好的可靠性,可以用于电主轴轴承的试验研究。     

超高转速条件下主轴轴承内部油膜阻尼研究

在受力分析的基础上,利用弹性流体动力学润滑理论和多种网格法,计算超高转速条件下主轴轴承内部球滚动体与内、外滚道之间的润滑油膜厚度,以及轴承内部的润滑油膜阻尼。结果表明,超高转速条件下,转速增加,轴承内部弹流润滑油膜阻尼减小,这不利于减小转子系统的动态响应;径向预载荷增加,轴承内部弹流润滑油膜阻尼增加,有利于减小转子系统的动态响应。超高转速条件下,运行速度和径向预载荷对轴承内部润滑油膜阻尼的影响较大,在研究超高速电主轴轴承-转子系统动力学和动态响应时,应充分考虑油膜阻尼的影响。     

超高速主轴轴承内部润滑状态分析

基于稳态Ree-Eyring模型点接触热弹流润滑理论,采用多重网格法分析了油气润滑超高速主轴轴承在不同结构参数和工况条件下内部各接触区域的润滑状态;通过对轴承内部球与内、外套圈滚道之间的润滑状态进行系统仿真,分析了轴承转速、轴向预载荷、球径和初始接触角等基本参数对超高速主轴轴承内部润滑状态的影响。结果表明:超高速运行状态下的主轴轴承,其内部接触区的润滑油膜温度急剧升高,制约着电主轴轴承极限转速的提高;优化轴承的球径和初始接触角可使轴承内部接触区达到最佳的润滑状态;轴承的轴向预载荷对内部接触区的润滑状态影响不大。     

高速精密电主轴轴承的动态特性分析与试验

基于ANSYS分析方法,以支承高速精密电主轴磨床中的HP7005CTA角接触球轴承为研究对象,进行模态分析和谐响应分析。结果表明:增大电主轴支承轴承的刚度和改善电主轴整体结构的抗振性,均可用于提高电主轴动态特性;电主轴在激励频率附近振动幅值较大,而相比之下,在其他频率处振动幅度较小。     

高速电主轴的动力学特性研究

通过对HCBT40D15型电主轴进行结构分析,在Ansys中建立了相应的轴承-主轴系统三维有限元模型,采用Block Lanczos模态提取法计算了电主轴的前5阶固有频率和振型,验证了该款电主轴设计的合理性,并指出该轴承-主轴系统为刚性转子范畴,应按刚性转子进行动平衡.同时,也为下一步的谐响应分析奠定了基础.     

基于旋滚比的电主轴轴承预紧力优化研究

为研究不同工况下轴承预紧力对电主轴轴承动力学的影响规律,基于外轨道控制理论,建立了一种以旋滚比可优化的轴承预紧力动力学模型。通过分析高速状态下滚动体载荷和特征参数动态变化过程,构建综合考虑滚动体滚动、自旋转、陀螺运动和离心力的轴承动力学分析模型,在此基础上,计算旋滚比动态变化结果;研究Jones发现的阈值与旋滚比之间的动态定量映射关系;以轴承滚动体打滑状态为优化目标,使用MATLAB仿真分析不同工况下轴承最佳预紧力。建模分析表明,轴承旋滚比大小可以反映轴承预紧效果,也可实现轴承预紧力动态定量优化。     

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.     

电主轴轴承油气润滑试验分析

介绍了电主轴轴承的润滑方式及工作原理,通过试验分析了油气量对电主轴轴承振动、振动稳定性及温升的影响,结果表明,最佳泵油间隔时间为120～150 s。     

轴承液压预紧结构设计

通过对主轴轴承预紧结构进行技术改进,将原结构改进为先液压预紧,后机械锁紧的结构,从而提高了机床主轴轴承的安装精度.     

高速电主轴永磁体减振系统的设计

利用永磁体的同极相斥及磁力随距离的增大而减小的基本原理,使电主轴内部减振系统的两组环形永磁体形成对转轴的径向约束和实现增加系统阻尼的作用,抑制和减小电主轴转子在径向方向上的振动。在实现高转速的前提下,使之振动大大减小,提高电主轴的回转精度。