高速主軸作為加工機床中最核心的部件,是制約機械加工精度提高的主要因素之一。本文為提高高速主軸的穩(wěn)定性,將氣體軸承高轉速、大承載的優(yōu)點與主動磁軸承可控性高的優(yōu)點相結合,設計一種由氣體動靜壓混合潤滑軸承與徑向主動磁軸承作為支撐軸承的超精高速動靜壓氣磁主軸結構,運用理論建模和仿真驗證的手段對氣體動靜壓混合潤滑軸承及徑向主動磁軸承的結構和超精高速動靜壓氣磁主軸運行的穩(wěn)定性進行研究分析。根據(jù)氣體狀態(tài)、連續(xù)性及動力學方程推導出適用于一般情況的氣體軸承雷諾方程,運用Fluent對氣體動靜壓混合潤滑軸承內部氣膜流場壓力分布進行仿真研究,得出節(jié)流孔徑、轉速、供氣壓力、氣體平均間隙等主要結構參數(shù)與承載能力、剛度等靜態(tài)性能之間的變化關系,對氣體動靜壓混合潤滑軸承進行優(yōu)化設計,確定最佳結構參數(shù)。建立徑向主動磁懸浮軸承的懸浮力數(shù)學模型,采用PID控制方法對轉子的振動進行控制,利用Matlab simulink仿真軟件對PID控制方法進行模擬仿真進而得出轉子軸心的振動范圍。對徑向主動磁軸承結構進行設計,用仿真手段對徑向主動磁軸承的磁通密度及磁場力進行計算,并且對超精高速動靜壓氣磁主軸的檢測裝置及方法進行研究。對超...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 氣體動靜壓軸承的國內外現(xiàn)狀
        1.2.1 氣體動靜壓軸承的國內現(xiàn)狀
        1.2.2 氣體動靜壓軸承的國外現(xiàn)狀
    1.3 磁軸承的國內外現(xiàn)狀
        1.3.1 磁軸承的國內現(xiàn)狀
        1.3.2 磁軸承的國外現(xiàn)狀
    1.4 超精高速動靜壓氣磁主軸研究現(xiàn)狀
    1.5 超精數(shù)控車床的研究現(xiàn)狀
    1.6 氣體軸承軸系穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀
    1.7 本文的主要研究內容
2 主軸氣體靜壓軸承承載原理及潤滑理論分析
    2.1 氣體靜壓軸承承載原理及分類
        2.1.1 氣體靜壓軸承承載原理
        2.1.2 氣體靜壓軸承分類
    2.2 超精高速動靜壓氣磁主軸結構
    2.3 氣體潤滑理論模型分析
        2.3.1 基本假設
        2.3.2 氣體力學的基本方程
        2.3.3 -般氣體軸承雷諾方程的推導
    2.4 本章小結
3 主軸氣體動靜壓潤滑軸承結構設計
    3.1 氣體動靜壓混合潤滑軸承結構參數(shù)
    3.2 求解雷諾方程
    3.3 結構參數(shù)確定
        3.3.1 邊界條件的設定
        3.3.2 平均氣膜間隙及供氣壓力的確定
        3.3.3 節(jié)流孔徑的確定
        3.3.4 偏心率的確定
        3.3.5 轉速的確定
        3.3.6 具體結構參數(shù)的確定
    3.4 本章小結
4 主軸主動磁軸承控制技術及測試技術研究
    4.1 磁軸承簡介
        4.1.1 磁軸承分類
        4.1.2 主動磁軸承工作原理
    4.2 主動磁軸承結構設計
        4.2.1 許用磁動勢計算
        4.2.2 繞組設計
        4.2.3 徑向主動磁軸承承載力設計
        4.2.4 徑向主動磁軸承主要參數(shù)的確定
    4.3 磁軸承控制技術研究
        4.3.1 徑向主動磁軸承數(shù)學模型
        4.3.2 徑向主動磁軸承控制技術研究
    4.4 超精高速動靜壓氣磁主軸回轉誤差測量方案研究
        4.4.1 旋轉系統(tǒng)
        4.4.2 加載測試系統(tǒng)
        4.4.3 回轉誤差測量方法研究
    4.5 本章小結
5 超精高速動靜壓氣磁主軸穩(wěn)定性分析
    5.1 超精高速動靜壓氣磁主軸彈性轉子運動微分方程的建立
        5.1.1 轉子系統(tǒng)簡化
        5.1.2 圓盤與支撐的位移
        5.1.3 不計支撐彈性的彈性轉軸的剛度矩陣
        5.1.4 轉子與支撐的動能
        5.1.5 圓盤與支撐的勢能
        5.1.6 廣義力
        5.1.7 彈性轉子系統(tǒng)微分運動方程
    5.2 超精高速動靜壓氣磁主軸剛性轉子運動微分方程的建立
        5.2.1 剛性轉子系統(tǒng)模型簡化
        5.2.2 剛性轉子系統(tǒng)運動微分方程
    5.3 穩(wěn)定性分析
        5.3.1 彈性及剛性轉子運動微分方程的求解
        5.3.2 穩(wěn)定性判斷
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝
東北林業(yè)大學學術碩士學位論文修改情況確認表



本文編號：3762864