主動(dòng)磁懸浮支承銑削電主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)特性分析.pdf

1、磁懸浮電主軸與一般主軸相比,由于其轉(zhuǎn)子與定子之間不存在機(jī)械接觸,轉(zhuǎn)子可以達(dá)到很高的轉(zhuǎn)速,幾乎沒(méi)有磨損,壽命長(zhǎng)、能耗低、噪音小,無(wú)需潤(rùn)滑,具有明顯的優(yōu)越性,是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn).本文以一磁懸浮銑削電主軸為研究對(duì)象,提出系統(tǒng)方案,并重點(diǎn)分析其動(dòng)力學(xué)性能,為實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù).本文提出了采用包括主動(dòng)磁懸浮軸承、內(nèi)裝式高速電機(jī)、水冷卻裝置、HSK刀柄接口和輔助支承等在內(nèi)的磁懸浮銑削電主軸設(shè)計(jì)方案,重點(diǎn)分析了徑向和推力磁軸承以及轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)

2、題,給出了其設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn),并給出了系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸、高速電機(jī)和磁軸承等的設(shè)計(jì)參數(shù).在分析了磁軸承剛度阻尼特性的基礎(chǔ)上,分別建立了磁軸承—?jiǎng)傂院腿嵝赞D(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并在三類不同的控制參數(shù)下進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)性能計(jì)算分析.通過(guò)計(jì)算結(jié)果的分析可以看出:在轉(zhuǎn)子跨越多階臨界轉(zhuǎn)速的情況下,本剛性轉(zhuǎn)子模型計(jì)算結(jié)果相對(duì)柔性轉(zhuǎn)子模型計(jì)算誤差不大,在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)剛性模型對(duì)于計(jì)算低階臨界轉(zhuǎn)速具有一定的適用性,但由于變量限制計(jì)算所得臨界轉(zhuǎn)速階數(shù)有限,在這種情況下不適

3、宜用剛性轉(zhuǎn)子模型來(lái)計(jì)算其動(dòng)力學(xué)性能;該系統(tǒng)的第五、六階臨界轉(zhuǎn)速主要受轉(zhuǎn)子影響,而除此以外的低階和部分高階臨界轉(zhuǎn)速則主要由控制器輸出的剛度特性決定;通過(guò)改變磁軸承結(jié)構(gòu)和控制器參數(shù)來(lái)改變這些臨界轉(zhuǎn)速的大小,從而可以改善系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能,實(shí)現(xiàn)在工作轉(zhuǎn)速下具有較高的動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度.該磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在低頻段的振動(dòng)模態(tài)為剛性擺動(dòng),而在高頻段為彎曲振動(dòng)模態(tài).磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)模態(tài)分析可以為傳感器的安裝位置和控制器的參數(shù)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù).研究了磁軸承P