水潤滑軸承電主軸轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析.pdf

1、隨著高速加工技術(shù)的發(fā)展，電主軸正向著高轉(zhuǎn)速、高剛度、大承載、高可靠性和長壽命等方向發(fā)展。近年來，水潤滑軸承電主軸技術(shù)倍受國內(nèi)外關(guān)注，相比于傳統(tǒng)的滾動軸承電主軸、油潤滑軸承電主軸以及空氣軸承電主軸等，水潤滑軸承電主軸技術(shù)具有高回轉(zhuǎn)精度、低摩擦、低功耗、高阻尼、大承載以及長壽命等優(yōu)良的綜合性能。水潤滑電主軸設(shè)計，首先要開展主軸轉(zhuǎn)子，軸承系統(tǒng)動力學(xué)特性分析，特別是電主軸在實際加工過程中，受切削力的影響，主軸不僅作沿坐標(biāo)軸x,y,z方向的平動，

2、還作繞x軸、y軸的轉(zhuǎn)動，因此有必要探討傾斜效應(yīng)對水潤滑軸承及電主軸動態(tài)特性的影響。
　　1)考慮傾斜效應(yīng)的水潤滑軸承靜動特性建模分析?；诹黧w潤滑理論，考慮水的紊流效應(yīng)以及主軸的傾斜效應(yīng)，建立了水潤滑徑向軸承和水潤滑止推軸承流體潤滑數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了水潤滑徑向軸承和止推軸承的平動、傾斜以及平動．傾斜耦合動態(tài)特性系數(shù)的計算方法;通過與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，表明所建立的模型和算法可用于分析水潤滑軸承的靜動特性。分析結(jié)果表明:傾斜效應(yīng)對軸承的

3、平動、傾斜以及平動．傾斜耦合動態(tài)特性系數(shù)的變化影響顯著。
　　2)含大止推軸承的水潤滑電主軸剛性轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析。基于牛頓第二定律和動量矩定理，建立了五自由度剛性轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型;考慮了水潤滑徑向軸承和水潤滑止推軸承的平動、傾斜以及平動-傾斜耦合動態(tài)特性系數(shù)，分析計算了主軸的動力學(xué)特性;并將計算結(jié)果與不考慮止推軸承傾斜效應(yīng)的動力學(xué)模型計算結(jié)果進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明:不考慮止推軸承傾斜影響得到的主軸軸端徑向穩(wěn)態(tài)響應(yīng)位移、徑向不平衡響

4、應(yīng)幅值均大于考慮止推軸承傾斜影響得到的主軸軸端徑向位移、徑向不平衡響應(yīng)幅值。止推軸承傾斜效應(yīng)對帶大止推盤水潤滑電主軸的轉(zhuǎn)子-軸承動力學(xué)影響不可忽略。
　　3)高速水潤滑電主軸撓性轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析。建立了高速水潤滑電主軸撓性轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型，考慮徑向軸承的傾斜效應(yīng)，推導(dǎo)了含軸承傾斜效應(yīng)的單元傳遞矩陣，完成電主軸的臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)分析。分析比較了采用傳統(tǒng)的不考慮傾斜效應(yīng)的8系數(shù)傳遞矩陣模型與本文建立的考慮軸承傾斜效應(yīng)的32系數(shù)傳遞