預(yù)緊力可控電主軸動態(tài)特性分析和試驗研究.pdf

1、新一代高速電主軸的工況特點是低速大轉(zhuǎn)矩和高速大功率，預(yù)緊力可控技術(shù)是很有發(fā)展前途的新方向。確定主軸軸向最佳預(yù)緊力，實現(xiàn)電主軸在包含低速大轉(zhuǎn)矩與高速大功率整個工作范圍內(nèi)動力學(xué)品質(zhì)全局兼優(yōu)是預(yù)緊力可控的基礎(chǔ)。本文在國家自然科學(xué)基金項目“最佳預(yù)緊力電主軸振動控制技術(shù)研究”(50475073)的基礎(chǔ)上，圍繞最佳預(yù)緊力的獲得展開動力學(xué)和熱力學(xué)分析，著重研究以下幾個方面的內(nèi)容： 基于整體傳遞矩陣法與滾動軸承分析理論，首次建立了高速電主軸整機

2、三轉(zhuǎn)子耦合動力學(xué)模型。運用MATLAB平臺開發(fā)基于GUI的電主軸動特性分析通用計算程序。以某款立式銑削用電主軸為例，完成其動態(tài)特性計算，探討了預(yù)緊力與主軸動態(tài)特性的關(guān)系，并將整機三轉(zhuǎn)子耦合動力學(xué)模型臨界轉(zhuǎn)速計算結(jié)果與傳統(tǒng)的單轉(zhuǎn)子、雙轉(zhuǎn)子模型的計算結(jié)果進行對比分析，最后完成了電主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對動態(tài)特性的靈敏度分析。結(jié)果表明三轉(zhuǎn)子模型與單轉(zhuǎn)子、雙轉(zhuǎn)子模型計算結(jié)果存在差異；改變電主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠改善電主軸的動力學(xué)特性，其中預(yù)緊力是最敏感

3、的因素。 設(shè)計普通主軸預(yù)緊力可控實驗臺，以主軸為受控對象，建立包含測速傳感器、單片機控制器、功率放大器、液壓系統(tǒng)與液壓作動器的硬件裝置，為電主軸預(yù)緊力可控的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 基于電主軸動態(tài)特性分析通用軟件對設(shè)計試驗臺進行動力學(xué)分析，確定不同轉(zhuǎn)速段軸承最小預(yù)緊力。采用有限元法建立電主軸的熱態(tài)分析模型，完成不同轉(zhuǎn)速與軸向預(yù)緊力作用下軸承部件的工作溫度CAE分析，以實際允許工作溫度來確定不同轉(zhuǎn)速段對應(yīng)的軸承最大預(yù)緊力。以低速大