電主軸具有轉(zhuǎn)速范圍廣、回轉(zhuǎn)精度高等特點,多應用于高速大扭矩、低速大功率的工況下,是機床的核心部件。而預緊力是保障電主軸正常運轉(zhuǎn)的關鍵參數(shù),在低速段,需要對軸承施加較大的預緊力來提高主軸單元剛度;在高速段,需要施加較小的預緊力來降低軸承溫升。因此,電主軸單元應具有根據(jù)轉(zhuǎn)速自適應調(diào)節(jié)預緊力的能力。目前,常用的定位、定壓預緊機構(gòu)由于缺少這種能力,已不能滿足現(xiàn)代加工的需求。鑒于預緊機構(gòu)的研究現(xiàn)狀,本文提出了一種基于壓電陶瓷的電主軸自適應預緊機構(gòu)。主要研究內(nèi)容包括:（1）基于Hertz彈性接觸理論,建立了角接觸軸承靜力學和擬動力學計算公式,并運用Matlab進行分析。最終得到預緊力、轉(zhuǎn)速、接觸角、趨近量、摩擦熱等參數(shù)間的關系曲線,為主軸自適應預緊奠定了理論基礎。（2）以AC8230026100高速電主軸為研究對象,將主軸單元剛度、回轉(zhuǎn)精度、軸承生熱量等作為控制目標,最終得到不同轉(zhuǎn)速下預緊的規(guī)律。并通過與定壓預緊機構(gòu)進行比較,證明了自適應預緊機構(gòu)可以滿足在低速、中速段提高主軸剛度,在高速段降低軸承溫度的要求;根據(jù)電主軸的生熱機理和電主軸不同零部件之間的能量傳遞過程,建立了主軸生熱模型。通過分析電機... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學天津市

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

薩洛蒙曲線

［１４＿１５］。電主軸單元的主要組成部分包括：主軸、軸承、電機、殼體和冷卻套等，??如圖１－２所示。??圖１－２電主軸單元結(jié)構(gòu)示意圖??從圖中可以看出：電主軸單元由前、后軸承組進行支撐。轉(zhuǎn)子一般過盈安裝??在轉(zhuǎn)子座上，或直接過盈安裝在芯軸上。定子常與定子冷卻套組成一個整體，并??通過前、后端蓋和外殼限制其軸向、徑向位移。??電主軸單元的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)相對緊湊、慣性小、響應速度較快。因此，電主??軸單元成為高速機床主軸的理想結(jié)構(gòu)［１６］。早在上個世紀６０年代，國內(nèi)就己對電??主軸進行研宄。但研制的電主軸存在主軸剛度、轉(zhuǎn)速較低等問題？。上個世紀??７０年代后期至８０年代，國內(nèi)研制出了高剛度、高轉(zhuǎn)速的電主軸，并將其應用于??制造、加工領域［１８］。上個世紀８０年代末以后，國內(nèi)開始研發(fā)高性能電主軸［１９］。目??前，國內(nèi)己研制山最高轉(zhuǎn)速２００００ｒ／ｍｉｎ，最大扭矩２００ＮＴＨ的加工中心用電主軸；??最高轉(zhuǎn)速

度、控制精度、輸出力和位移的變化規(guī)律直接關系到主軸單元的基本性能。預緊??機構(gòu)的發(fā)展主要經(jīng)歷了３個階段：定量預緊、可變預緊和可控預緊機構(gòu)。??定量預緊機構(gòu)包括：（ａ）定位預緊機構(gòu)和（ｂ）定壓預緊機構(gòu)，如圖１－３所??示。定位預緊機構(gòu)的工作原理：將軸承間內(nèi)、外隔圈的尺寸差轉(zhuǎn)化為預緊力［２４１。??存在問題：主軸旋轉(zhuǎn)過程中，由于定子、轉(zhuǎn)子、軸承等部件生熱量較大，使隔圈??溫度升高。由于隔圈存在一定的熱膨脹率，導致隔圈的長度發(fā)生變化，軸承預緊??力也隨之變化。此時，施加在軸承上的預緊力與加工工況下所需預緊力不相符，??不利于主軸的高速化。定壓預緊機構(gòu)的工作原理：通過壓縮彈簧產(chǎn)生適當?shù)膹椈??力，將其作為施加在軸承外圈的預緊力［２５２６］。存在問題：由于彈簧鋼性較差，應??用在主軸預緊機構(gòu)當中將導致主軸剛度降低。在切削力較大的場合，將嚴重影響??被加工零件的精度和表面粗糙度。??￣￣＜丨■丨?１?＜１１１?１???了?Ｉ?ｄ??了?Ｉ￣ｄ??Ｉ??１?ｕ??（ａ）?（ｂ）??圖１－３定量預緊機構(gòu)??３??

【參考文獻】：
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本文編號：2955027