發(fā)布時(shí)間：2017-10-25 14:07

  本文關(guān)鍵詞：小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,在產(chǎn)品的開發(fā)中,各種新型材料和加工方法的使用越來越廣泛,振動(dòng)切削技術(shù)在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。針對(duì)振動(dòng)切削加工設(shè)備的現(xiàn)實(shí)需求,將激振裝置與機(jī)床主軸融合為一體是非常有意義的事情。振動(dòng)切削機(jī)床的主軸受到振動(dòng)力的作用,使得滾動(dòng)軸承在外部振動(dòng)的工況下受到更加突出的交變應(yīng)力,其壽命會(huì)大幅度降低,而且當(dāng)主軸直徑小于60mm時(shí),為保證切削速度必須提高主軸的轉(zhuǎn)速,這也增加了對(duì)軸承的消耗;傳統(tǒng)的液壓激振裝置受到伺服閥頻寬限制,很難達(dá)到較高的頻率。因此,研究一種適應(yīng)并能夠高頻振動(dòng)的高轉(zhuǎn)速主軸,并應(yīng)用于振動(dòng)切削中,具有非常重要的研究價(jià)值。本文設(shè)計(jì)一種小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸,其采用具有螺旋型油腔結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜壓軸承為支撐,并采用雙自由度閥(2D激振閥)作為動(dòng)靜壓主軸振動(dòng)的控制元件,提高了液壓振動(dòng)裝置的激振頻率,利用2D激振閥控制油液交替進(jìn)出液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)(小型動(dòng)靜壓主軸),從而驅(qū)動(dòng)主軸作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。論文的主要工作和成果如下:(1)小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸的研制。介紹振動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)和工作原理,詳細(xì)闡述了2D激振閥和動(dòng)靜壓主軸的結(jié)構(gòu)組成和工作原理。然后著重介紹了動(dòng)靜壓軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括動(dòng)靜壓軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,主軸材料的選用,以及主軸電機(jī)的選用。(2)小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸數(shù)學(xué)模型的建立。在經(jīng)典液壓方程基礎(chǔ)上,建立主軸激振數(shù)學(xué)模型;基于經(jīng)典靜壓、動(dòng)壓軸承理論,建立了該動(dòng)靜壓軸承的油膜壓力方程以及承載力方程。(3)動(dòng)靜壓軸承的有限元仿真分析。采用ANSYS Workbench中的Fluent模塊對(duì)動(dòng)靜壓軸承的油膜進(jìn)行仿真計(jì)算,分析仿真參數(shù)變化對(duì)油膜的壓力分布及承載力大小的影響。(4)小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸的實(shí)驗(yàn)研究。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采集激振頻率20Hz-800Hz之間,振動(dòng)腔的壓力、主軸振動(dòng)位移、主軸振動(dòng)的加速度、泄漏流量和主軸旋轉(zhuǎn)徑向位移,并對(duì)其進(jìn)行分析;然后測(cè)試不同主軸旋轉(zhuǎn)速度、動(dòng)靜壓軸承供油壓力對(duì)主軸徑向位移的影響,分析主軸的回轉(zhuǎn)精度。
【關(guān)鍵詞】：振動(dòng)主軸 動(dòng)靜壓軸承 2D激振閥 油膜仿真
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG502.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 振動(dòng)切削的概述11-16
• 1.2.1 振動(dòng)切削分類11-12
• 1.2.2 振動(dòng)切削裝置12-16
• 1.3 動(dòng)靜壓軸承發(fā)展與研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 國外動(dòng)靜壓軸承發(fā)展與研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 國內(nèi)動(dòng)靜壓軸承發(fā)展與研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 選題的意義及研究內(nèi)容20-22
• 1.4.1 課題的研究意義20-21
• 1.4.2 課題主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸的研制22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 工作原理22-25
• 2.3 2D激振閥的結(jié)構(gòu)原理25-27
• 2.4 動(dòng)靜壓軸承設(shè)計(jì)27-30
• 2.4.1 動(dòng)靜壓軸承的油腔設(shè)計(jì)27-28
• 2.4.2 動(dòng)靜壓軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-30
• 2.5 材料的選用30-31
• 2.6 主軸油的選用31
• 2.7 主軸電機(jī)選用31-33
• 2.8 本章小結(jié)33-34
• 第3章 小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸數(shù)學(xué)建模34-45
• 3.1 引言34
• 3.2 主軸激振數(shù)學(xué)模型建立34-39
• 3.2.1 2D激振閥閥口通流面積計(jì)算35-36
• 3.2.2 特性支配方程36-39
• 3.3 動(dòng)靜壓軸承的數(shù)學(xué)模型39-44
• 3.3.1 油膜厚度方程39-40
• 3.3.2 雷諾方程及其無量綱差分形式40-41
• 3.3.3 雷諾方程的離散化41-43
• 3.3.4 承載力方程43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸軸承有限元仿真45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 動(dòng)靜壓軸承油膜仿真分析45-50
• 4.2.1 ANSYS Workbench仿真平臺(tái)概述46-47
• 4.2.2 油膜模型建立47-48
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分48-49
• 4.2.4 邊界條件設(shè)定及求解設(shè)置49-50
• 4.3 仿真結(jié)果分析50-53
• 4.3.1 主軸轉(zhuǎn)速對(duì)油膜壓力和承載力的影響50-51
• 4.3.2 偏心率對(duì)油膜壓力和承載力的影響51-52
• 4.3.3 軸承供油壓力對(duì)油膜壓力和承載力的影響52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸實(shí)驗(yàn)研究54-70
• 5.1 引言54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)54-56
• 5.3 測(cè)試系統(tǒng)的搭建56-57
• 5.4 小型動(dòng)靜壓振動(dòng)主軸實(shí)驗(yàn)研究57-66
• 5.4.1 振動(dòng)腔的壓力特性研究57-60
• 5.4.2 主軸振動(dòng)位移幅頻特性研究60-61
• 5.4.3 主軸振動(dòng)加速度特性研究61-66
• 5.4.4 主軸泄漏分析66
• 5.5 主軸動(dòng)態(tài)徑向跳動(dòng)量測(cè)試66-68
• 5.5.1 主軸轉(zhuǎn)速對(duì)徑向跳動(dòng)的影響67-68
• 5.5.2 供油壓力對(duì)徑向跳動(dòng)的影響68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 第6章 結(jié)論與展望70-73
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 致謝76-77
• 攻讀學(xué)位期間的科研成果77

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本文編號(hào)：1094035