【摘要】：在當(dāng)代高速制造加工技術(shù)不斷發(fā)展的今天,較高的進(jìn)給、切削速度以及高加工精度成為了制造業(yè)二次革命性飛躍的重要因素,高速加工技術(shù)已經(jīng)成為世界各國競相發(fā)展的趨勢。電主軸作為現(xiàn)代高速加工中心的主要主軸形式,其具有使用壽命較長、回轉(zhuǎn)精度較高、振動和噪音小、摩擦功耗小等等特點。本文的主要研究內(nèi)容是對永磁同步電主軸轉(zhuǎn)子進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速計算以及不平衡響應(yīng)分析,計算出永磁同步電主軸存在動態(tài)偏心時的不平衡磁拉力,進(jìn)而考慮不平衡磁拉力對轉(zhuǎn)子動態(tài)特性的影響。在進(jìn)行永磁同步電主軸轉(zhuǎn)子動態(tài)特性分析時,首先計算其臨界轉(zhuǎn)速,采用質(zhì)量集中法將轉(zhuǎn)子離散化,建立計算模型,利用VB編程計算轉(zhuǎn)子相關(guān)的參數(shù),添加時間因子t建立傳遞矩陣,借助于雙重步QR求解方式,求出轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速繪制坎貝爾圖,除此以外使用ANSYS傳遞矩陣法進(jìn)行軸系臨界轉(zhuǎn)速分析計算,將兩次計算結(jié)果進(jìn)行對比,驗證結(jié)果的正確性。其次模擬轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度在一階、二階臨界轉(zhuǎn)速時的振型,直觀的分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度在臨界轉(zhuǎn)速附近時,各個質(zhì)量點的振動情況,作為后續(xù)不平衡響應(yīng)分析的基礎(chǔ)。最后計算軸承剛度對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響,得出規(guī)律,為永磁同步電主軸工作狀態(tài)下軸承剛度的選擇提供借鑒。在進(jìn)行不平衡響應(yīng)分析時,針對振動幅度較大的質(zhì)量點進(jìn)行細(xì)化分析,分別在轉(zhuǎn)子不同位置附加質(zhì)量偏心,得到轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的不平衡響應(yīng),直觀的分析質(zhì)量偏心對電主軸響應(yīng)造成的影響。在實際工作過程當(dāng)中,轉(zhuǎn)子在加工或是裝配的過程當(dāng)中一定會存在誤差,當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值時渦動效應(yīng)會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子存在偏心。永磁同步電主軸會由于存在偏心進(jìn)而使得電磁力的密度分布不均勻,這種徑向力的變化會產(chǎn)生不平衡磁拉力。這種不平衡磁拉力的作用會對轉(zhuǎn)子的動態(tài)特性產(chǎn)生影響,相當(dāng)于增加了一定的質(zhì)量在轉(zhuǎn)子上。本文在計算分析時將不同偏心存在的情況下電磁力計算出來,同時觀察不同的不平衡磁拉力對轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)造成的影響。最后借助于對數(shù)衰減率曲線,對轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性進(jìn)行初步分析。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659
【圖文】：

到如此轉(zhuǎn)速的電主軸[6-8]。隨后，由 Fisher 公司生產(chǎn)主軸，成為當(dāng)中能夠達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速。不但能夠提高的速度也被提高將近 10 倍，且從一定程度上減少加工占鰲頭的是瑞士 IBAG 公司，他們公司研制的電主時，還能夠?qū)⑴ぞ剡_(dá)到 300N.m[10-13]。以上公司生產(chǎn)的電主軸以及數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。不但具有較高的精撐的軸承也采用高剛度高速度的軸承，保證傳遞扭矩到的極限轉(zhuǎn)速也很高。國家，我們國家對永磁同步電主軸的研究起步比較晚也取得了很大的進(jìn)展，但是和國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水速我國技術(shù)研究進(jìn)程，近幾年我國提出許多有利想法并極響應(yīng)國家號召，成立各個科研技術(shù)小組對永磁同步和國外技術(shù)的差距。

圖 2.1 等截面軸段集總質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量Fig.2.1 The lumped mass and the moment of inertia of the equal section axis ididddidiipipdpipiiidiiJJjlljllJJjljlmmll31()31()1()121211212121212121 當(dāng)中，mi、Jpi和 Jdi分別代表集中到第 i 個結(jié)點處的質(zhì)量、極轉(zhuǎn)動慣；mi(d)、Jpi(d)和 Jdi(d)是軸上附加在質(zhì)量點的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量。從下圖某一主軸劃分為截面不同的小軸段，將質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量附加在軸的其中某一個軸段為 k，它所在的軸段質(zhì)心到主軸左端的距離用 a 來表μklkμ1l1μslsjpkjdkjp1jd1jpsjdsmjLJpjLJdjL

skpkkkikRkpijlaLaaJ1222（ skpkkkikLikpijlaLaLaJ1222（ sk kdikikRkdijlllaLaaLaaJ13222121 （ kskdikikLikdijlllaLaaLaLaJ 13222121 （對于節(jié)點 i，其集總質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量分別為：RiLidiiMMMM1() （RpiLpidpipiJJJJ,1() （RdiLdiddidiJJJJ,1() （

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 文懷興;朱文杰;;高速電主軸熱態(tài)性能有限元分析[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年04期

2 劉永坤;史康云;;電主軸的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展方向探析[J];機(jī)電信息;2011年30期

3 ;MECHANICAL-ELECTRIC COUPLING DYNAMICAL CHARACTERISTICS OF AN ULTRA-HIGH SPEED GRINDING MOTORIZED SPINDLE SYSTEM[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2008年05期

4 肖黎;張詠梅;;大型水輪發(fā)電機(jī)組橫向振動的有限元分析[J];長江科學(xué)院院報;2006年05期

5 儲開宇;;數(shù)控高速電主軸技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J];機(jī)床與液壓;2006年10期

6 楊向宇,蔡曉銘;無刷雙饋調(diào)速電機(jī)的諧波磁場分析[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年04期

7 陳燕林,段志善,熊萬里;高速電主軸技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2004年04期

8 張珂,孫紅,富大偉,吳玉厚;高速電主軸的原理與應(yīng)用[J];沈陽建筑工程學(xué)院學(xué)報;1999年01期

9 姜培,林虞烈;電機(jī)不平衡磁拉力及其剛度的計算[J];大電機(jī)技術(shù);1998年04期

10 何衍宗,王正,孫敬文;轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的不平衡響應(yīng)靈敏度的分析[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1997年08期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 王瑋琦;永磁同步電主軸機(jī)電耦聯(lián)動力特性研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2016年

2 張阿祺;高速電主軸滾珠軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 肖豐義;永磁同步電主軸設(shè)計與動態(tài)特性分析[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2012年

4 范雷雷;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)傳遞規(guī)律研究[D];東南大學(xué);2005年

本文編號：2775467