流固耦合作用的高速精密轧辊磨头动静压轴承油膜性能研究

根据一种高速精密轧辊磨床可调式动静压轴承的工作原理求出其在不同接触状态时所受的接触力。采用双向流固耦合分析方法,对轴承处于正常挤压、极限松弛和极限挤压状态时在不同供油压力情况下的轴承润滑油膜的压力分布及其静力学分析,用以满足国产高速精密轧辊磨头综合测试实验的要求。结果表明:随着轴承供油压力的增大,轴承油膜的油膜压力增大,轴承的形变量减小;随着轴承挤压程度的加深,轴承的油膜压力增大,应变加剧;随着主轴旋转速度增大,轴承油膜的油膜压力增大。     

高速轧辊磨头集成供油平台电液控制系统的研发

为了满足国产高速轧辊磨头综合测试实验的要求,通过分析国产数控轧辊磨床的现有技术,针对高速轧辊磨头各类油膜润滑轴承以及磨头不同部位的润滑特点,设计了一种高速轧辊磨头集成供油平台的液压控制系统。并对其PLC控制系统进行开发,包括硬件PLC控制电路的设计及其软件的开发。调试结果表明:该高速轧辊磨头集成供油平台电液控制系统不仅自动化程度高,而且能在不同供油压力与转速的情况下稳定运行,从而为高速轧辊磨床的国产化提供强有力的实验条件支撑。     

轧辊磨床未知包角液体动静压轴承油膜温升计算方法研究

MK84250高速轧辊磨床主轴所用液体动静压轴承是决定加工质量和效率的关键部件,其温升是影响轴承的正常工作的关键因素。但由于其油膜包角及油膜压力的求解域未知,无现成资料可查,通过数值计算方法拟合了未知包角的承载量系数-偏心率函数曲线,分析了轴承结构并求解了线速度为45 m/s和60 m/s时的流量,并对温升进行了计算。计算结果与实际情况一致。     

高速精密轧辊磨头实验平台机械系统的设计及其性能研究

为了给高速精密轧辊磨头磨削性能的研究提供实验条件,设计了一种供研究用的高速轧辊磨头实验平台。此实验平台通过模拟负载系统来代替磨床工件的进给系统,可缩短试验周期、降低实验成本。在此基础上,为了检验高速轧辊磨头实验平台的性能,利用有限元分析软件对实验平台的整体结构和关键零部件进行静力学及模态分析。分析结果表明:该高速精密轧辊磨头实验平台可以满足强度和刚度等性能要求。     

一种轧辊静压轴承的瞬态响应分析方法

静压轴承是轧机轧辊中承受径向载荷最直接的部件。对轧辊静压轴承进行瞬态响应分析是轧机设计的关键环节,其动力学特性直接影响到轧机的生产效率及轧制精度。本文在建立静压轴承的Reynolds方程及其边界条件的基础上,分析静压轴承的流量连续状态,并联合能量方程和温-粘关系方程对Reynolds方程进行迭代求解。在考虑油膜力的非线性条件下,运用动态油膜力代替线性刚度、阻尼系数,建立静压轴承的动力学方程,并采用Newmark-β法迭代求解该方程,得到了静压轴承的瞬态响应,为静压轴承动力学分析提供一种新思路。以某型号四腔静压轴承为例进行了瞬态响应计算,结果验证了本方法在进行静压轴承瞬态响应分析的有效性。     

精密磨床液体静压轴承的多物理场耦合热分析

为了提高精密磨床的加工精度,以机床主轴系统的液体静压轴承为研究对象。通过应用热流固耦合(Thermal Fluid Solid Interaction,TFSI)方法求解该耦合系统的连续性方程、能量方程和Navier-Stokes方程组,得到耦合系统的油膜压力场、油膜温度场、轴承温度场、轴承变形场等参数。结果表明,随着轴颈转速的增加,滑动轴承油膜压力和温度不断增加;随着供油压力的增加,油膜温度几乎没有变化。文章得出的仿真结果对液体静压轴承的结构设计和工艺参数优化有一定的参考意义,且采用有限元软件计算液体静压轴承耦合传热问题能更有效地反映真实的传热情况。     

一种可调式高速精密轧辊磨头的模态及谐响应分析

磨头是高速精密轧辊磨床的核心部件,其动态性能的好坏直接影响整个磨床的性能。因此,为了保证砂轮线速度为80 m/s的一种可调式高速精密轧辊磨头能够满足实际工况的要求,需对其进行模态及谐响应分析。结合两者结果进行分析来判断磨头的结构是否合理、材料选择是否正确、是否满足现实工况的要求以及确定结构的薄弱区域。分析结果表明:磨头上与砂轮结构以及主轴相关联的结构合理、选材正确,能够满足现实工作的要求;确定了卸荷装置为整个磨头的薄弱区域并提出了使用强度更高、弹性模量更大的材料来铸造卸荷装置的优化目标。     

可调式高速轧辊磨床油膜轴承的有限元模态分析

针对一种可调式高速轧辊磨床油膜轴承,分析了其结构特点和工作原理,在此基础上,针对不同的调节位置,建立了其有限元模态分析模型,并计算出了该油膜轴承的前6阶固有频率,得到了其前6阶模态振型云图。通过对该油膜轴承的模态分析得知:轴承本体是该可调式油膜轴承振动的薄弱环节,且轴承本体的易激振频率区为2 300~3 000 Hz。因而,该轴承在实际使用过程中,应尽量避免该易激振区,同时,应尽量提高轴承本体的抗振性能。     

轧辊磨床动压轴承承载能力数值计算

由于某轧辊磨床动压轴承的油膜起点不在连心线处,在计算过程中,当设定的轴承偏位角不同时,油膜起点的角度则不相同,因此通过建立动压轴承二维雷诺方程的数学模型,求得动压轴承的压力分布,则可以获得动压轴承中间断面上的压力分布值;把它沿载荷方向与垂直载荷方向分解,通过MATLAB软件拟合该分布值的曲线方程,再运用准二维问题求解其承载能力;当垂直载荷方向上的分量接近零时,则设定的偏位角为轴承的实际偏位角,在该偏位角下求得沿载荷方向的承载分量即为轴承的承载量。该计算极大地简化了运算过程。     

基于ANSYS Workbench的球面磨床磨头结构设计方案分析

磨头属于精密数控球面磨床的关键部件,其结构形式会直接影响到磨头动力部件的刚度,从而影响到加工工件的精度及表面质量.针对SMG63H球面磨床磨头结构形式设计的三种方案,运用ANSYS Workbench对磨头动力部件加载工况进行静态特性分析,通过分析不同设计方案的磨头、主轴、主轴箱以及磨头动力部件整体的变形量和应力大小,选出静态特性最优方案.此方法为精密数控球面磨床关键部件有限元分析及设计方案的优化提供技术支持,为改善机床结构性能和提高机床精度奠定了基础.     

磨削对氧化膜去除质量影响的稳定性与敏感性

目的研究磨削参数对电化学加工氧化膜去除质量的影响规律,以及各参数对氧化膜去除质量影响的稳定性和敏感性。方法在试件表面形成均匀一致,无缺陷电化学加工氧化膜的前提下,借助自主搭建的机械磨削实验平台,分别研究磨粒尺寸、工件速度、磨削压强和加工时间对氧化膜去除质量的影响,使用精密电子天平和扫描电子显微镜对实验前后的试件进行测量,结合稳定性与敏感性分析理论对实验结果进行分析。结果不同的加工参数对氧化膜去除程度的影响不尽相同,氧化膜既存在不完全去除的现象,也存在完全去除的现象。扫描电子显微镜结果也显示,不同尺寸的磨粒对氧化膜的破坏程度不同,其表面氧化膜的沟槽深浅不同。结论受氧化膜硬度低、容易去除和基体金属硬度高、不容易去除的影响,氧化膜去除质量随着工件速度和加工时间的增加呈现三次曲线的规律增加,随磨削压强和磨粒尺寸的增大呈线性增加趋势。磨削参数对氧化膜去除质量影响的稳定性与敏感性不同,而且在电化学机械加工生产应用中不改变磨削工具,所以在磨削参数相对值较低的区间,其对去除质量影响的稳定性由大到小(敏感性由小到大)为:磨粒尺寸、加工时间、磨削压强、工件速度。在磨削参数相对值较高的区间,稳定性由大到小(敏感性由小到大)为:磨粒尺寸、磨削压强、工件速度、加工时间。加工中优先选择稳定性高(敏感性低)的参数作为调整电化学机械加工效果的主要因素,可在提升经济性的同时,提高加工精度。     

精密冲模零件的高精度磨削加工

介绍了高精度磨削加工的关键技术,把高性能、高精度磨削机床、最佳的加工工艺技术与工件材料相适应的砂轮选择技术有机地结合起来,可以提高精密冲模零件的加工精度和凸模的使用寿命。可避免使用传统光学曲线磨床加工精密零件时由于多次定位导致的零件形位精度被超差、磨削加工周期长、成本高等问题。     

导轨速度对静压导轨承载性能的影响

竖直液体静压导轨是纳米数控精密加工机床关键装备,机床静压导轨的运动速度不仅对零件加工精度有影响,也对导轨油膜承载性能有影响。因此确定机床导轨最佳工作速度就十分有必要。以纳米曲面磨床静压导轨油膜为例,通过Fluent流体仿真,对导轨运动速度与油膜最高压力、最低压力、油膜承载力定量的研究得到:在相对静止状态下,油腔压力场呈对称分布;导轨的运动速度增加,会产生油膜承载的不平衡性;验证了油膜负压对导轨承载性能影响很小,可以忽略;提出了纳米数控磨床的最佳静压导轨运动速度范围为0~0.1 m/s及0.3~0.5 m/s;在该工作速度范围内导轨的承载性能较好。研究结果为精密机床闭式静压导轨的工作参数选定提供了一定的依据。     

内电镀金刚石修整滚轮技术研究

金刚石修整滚轮是新一代的砂轮成型修整工具,在成型修整砂轮方面具有高效率、高精度及高成型度的优点。目前内电镀金刚石修整滚轮制造方法是制造精密复杂形面滚轮的最为有效方法,集精密制造技术、精密电铸技术,精密测量技术为一体。本文介绍了内电镀金刚石滚轮的制造和发展情况。     

新型陶瓷托辊专用磨床磨削颤振稳定性分析

为了避免陶瓷托辊专用磨床在加工过程中产生颤振而降低磨削质量,根据陶瓷托辊磨削加工机制,建立了陶瓷托辊磨削加工过程数学模型,通过MATLAB计算分析得出磨削深度与主轴转速的稳定性叶瓣图,确定了陶瓷托辊磨床在磨削深度低于4 mm时可无颤振稳定磨削。研究结果为陶瓷托辊专用磨床稳定磨削加工提供了参考。     

高速轧辊磨床砂轮主轴电气调速系统的开发

为促进国产高速轧辊磨床的开发,根据高速轧辊磨床砂轮主轴电气调速的特点与要求,基于Siemens SimoDrive611伺服驱动器和6RA70 SIMOREG DC MASTER系列整流器,分别开发了高速轧辊磨床砂轮主轴的交流和直流调速系统。结果表明:两种调速方式各有优势,均能实现砂轮线速度为80 m/s的高速轧辊磨床砂轮主轴的电气调速。     

轧辊轴承负荷特性数值解析

在三维弹性接触边界元法的基础上,根据轧辊轴承的特点,采用面力子单元法解析轧辊轴承负荷特性。本方法综合考虑了轧辊轴承内外圈和中间滚子的弹性变形,对于中间滚子弹性变形计算,运用了Ｈｅｒｔｚ接触公式,从而使计算程序大为简化,而且还能达到较高计算精度,为进一步研究提高轴承寿命方法和技术提供可靠的理论依据和解析轧辊轴承负荷特性的有效数值方法。     

高精度硬质合金球研磨实验装置的研制

本文研制了一种高精度硬质合金球研磨实验装置,该装置安装在钻床上由尼龙连接头、隔离环、加压机构等构成,加压平稳、转速可调。并通过研磨实验和精密测量结果验证了研磨装置的先进性。从实验角度证明偏心圆弧槽研磨方式,细分研磨工序能有效地保证高精度硬质合金球体的研磨质量。实验球体的球度小于1μm,合格率100%。     

不同加工工艺的多孔质微米凹面气体静压轴承特性研究

为了提升多孔质气体静压止推轴承的刚度及精度稳定性,对作用面面型为平面、微米凹面的多孔质气体静压轴承作对比研究。用Gambit和Fluent软件进行建模和仿真分析,并以平面、1.5和3μm两种凹槽深度为参数,研究凹槽深度对多孔质气体静压止推轴承承载力及刚度特性影响。仿真及试验结果对比分析表明:气膜厚度1~20μm,承载力及静态刚度随凹槽深度变大而增强;精密车削与研磨加工工艺对微米级凹槽刚度及稳定性影响较大,凹槽形状误差易引起气锤现象。