隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,電主軸在工業(yè)生產(chǎn),尤其是在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域變得越來(lái)越重要。近年來(lái),人們對(duì)數(shù)控機(jī)床性能要求的不斷提高,使得電主軸成為了重點(diǎn)研究對(duì)象。在實(shí)驗(yàn)室中模擬實(shí)際工況對(duì)電主軸進(jìn)行加載試驗(yàn),成為其可靠性分析研究的一種有效方法。本文對(duì)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外電主軸加載試驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)了解、介紹,分析總結(jié)了各種加載裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)自主研制的電主軸非接觸電磁加載裝置,本文以麥克斯韋方程組為基礎(chǔ),分析計(jì)算了其靜態(tài)電磁力,并在有限元中進(jìn)行了驗(yàn)證;應(yīng)用電磁場(chǎng)理論對(duì)動(dòng)態(tài)加載電磁場(chǎng)進(jìn)行了分析,求解獲得了徑、切向加載電磁力與電流、轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系,并應(yīng)用Ansoft Maxwell軟件對(duì)其動(dòng)態(tài)加載進(jìn)行了仿真分析。分析研究了該電主軸非接觸電磁加載裝置工作時(shí)其渦流產(chǎn)生的根本原因,并計(jì)算了裝置渦流損耗的大小;針對(duì)原加載裝置在電主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)下渦流損耗大的缺點(diǎn),本文提出疊片式加載裝置。通過(guò)對(duì)疊片式加載裝置進(jìn)行整體積分,求解獲得了疊片式加載裝置的渦流損耗,從理論計(jì)算結(jié)果上說(shuō)明了疊片式加載裝置渦流損耗小的優(yōu)點(diǎn)。在動(dòng)態(tài)加載過(guò)程中加載盤會(huì)產(chǎn)生溫升,本文基于熱路與電路的相似性,分別建立了實(shí)心式、疊片式加載盤的等效熱路圖;分析計(jì)算了其各自溫升與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,并在有限元中進(jìn)行了瞬態(tài)溫升仿真分析,兩者結(jié)果基本一致,驗(yàn)證理論計(jì)算準(zhǔn)確性的同時(shí)近一步說(shuō)明了疊片式結(jié)構(gòu)在抑制溫升方面的優(yōu)越性。對(duì)本項(xiàng)目自主研制的電主軸非接觸電磁加載系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),完成了徑向加載電磁力、實(shí)心式加載盤溫升數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集,并與理論計(jì)算及有限元仿真結(jié)果作了對(duì)比,說(shuō)明了理論計(jì)算所建數(shù)學(xué)模型的正確性及仿真分析的可行性。本文研究為電主軸加載裝置的性能提升及分析改進(jìn)提供了一種參考。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG659
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 電主軸加載試驗(yàn)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外電主軸加載技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)電主軸加載試驗(yàn)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容和研究方案
2 實(shí)驗(yàn)裝置介紹
    2.1 非接觸電磁加載裝置
        2.1.1 加載盤
        2.1.2 直流電磁鐵
        2.1.3 電源
    2.2 測(cè)試部分
    2.3 冷卻散熱系統(tǒng)
    2.4 本章小結(jié)
3 加載電磁場(chǎng)及電磁力的求解
    3.1 電磁場(chǎng)的基本理論
        3.1.1 麥克斯韋方程組
        3.1.2 位函數(shù)及其微分方程
        3.1.3 電磁場(chǎng)中的邊界條件
    3.2 靜態(tài)加載電磁力的理論計(jì)算
    3.3 靜態(tài)加載電磁力的有限元計(jì)算
        3.3.1 有限元分析基礎(chǔ)
        3.3.2 有限元分析過(guò)程
    3.4 加載裝置的動(dòng)態(tài)加載電磁力分析
        3.4.1 動(dòng)態(tài)電磁力的理論計(jì)算
        3.4.2 加載裝置動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)的求解
    3.5 加載裝置的動(dòng)態(tài)電磁力的有限元分析
    3.6 本章小結(jié)
4 渦流損耗的分析
    4.1 原裝置渦流損耗的分析計(jì)算
    4.2 疊片式加載盤的渦流損耗分析
        4.2.1 疊片式加載裝置中的磁場(chǎng)分析
        4.2.2 疊片式加載裝置的渦流損耗
    4.3 疊片式加載盤渦流損耗的影響因素
    4.4 本章小結(jié)
5 加載裝置的溫升分析及實(shí)驗(yàn)測(cè)試
    5.1 傳熱的三大類別
    5.2 加載盤溫升的分析計(jì)算
        5.2.1 實(shí)心式加載盤的溫升分析
        5.2.2 疊片式加載盤的溫升分析
    5.3 加載盤溫升的有限元分析
        5.3.1 實(shí)心式加載盤溫升的有限元分析
        5.3.2 疊片式加載盤溫升的有限元分析
    5.4 非接觸電磁加載試驗(yàn)
        5.4.1 徑向加載電磁力的測(cè)試
        5.4.2 加載盤溫升測(cè)試
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
在校期間研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2864330