高速加工技術能夠在大量提高產量的同時提高產品的加工質量,降低加工成本,所以在生產行業(yè)內得到了很大推廣。高速電主軸作為高速加工機床的重要部分具有精度高、體積小、動態(tài)響應快、質量小、能量損失低等優(yōu)點。電主軸直接與刀具相連,電主軸本身的一些特性都會直接影響加工質量,所以研究電主軸的熱特性以及熱特性引起結構的改變對提高電主軸的壽命、精度以及動態(tài)特性等有著重要意義。本課題以ANSYS平臺下的Workbench建立有限元模型,以DGZ-60E型高速磨削電主軸為研究對象,利用球軸承熱分析軟件進行擬靜力學和熱計算,得到了電主軸中軸承的發(fā)熱量,然后根據電機和其它熱邊界條件,以傳熱學為理論支撐,初步建立電主軸熱分析有限元模型,然后考慮電主軸熱變形引起的結構的變化對溫度的影響,得到了熱-結構耦合的溫度場。然后分析了電主軸在不同轉速、不同冷卻水流量以及不同冷卻水初始溫度的溫度場分布的特點。通過主軸軸芯內孔通入冷卻空氣、采用油氣潤滑,對電主軸散熱進行改進。利用滾動球軸承性能預測軟件,對軸承進行靜態(tài)和動態(tài)分析:分析不同溫度場對電主軸中軸承壽命的影響,考慮熱變形對軸承的動剛度進行修正,分析轉速對動剛度的影響。然后基于軸承徑向動剛度建立有限元分析模型,對主軸進行模態(tài)求解,得到主軸的前4階固有頻率,然后考慮溫度修正,計算得到修正后的一階固有頻率。然后對主軸做諧響應分析,求得主軸軸芯下端的動剛度,基于溫度對動剛度進行修正。通過增加碟簧對數以及降低碟簧的剛度,實現預緊優(yōu)化,提高主軸的剛度。針對溫度和固有頻率等物理量,利用相應裝置,設計相應的試驗測試平臺,搭建DGZ-60E電主軸溫升測試試驗平臺進行溫度測試,研究測試在不同轉速即熱源強度不同、冷卻水流量的大小以及冷卻水不同初始溫度的電主軸關鍵點的溫度,對不同熱平衡下的電主軸固有頻率測試,分析結果。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TG502.3
【部分圖文】：

高速電主軸技術研究高速軸承技術潤滑技術電機研究失效模式研究軸承運行狀態(tài)檢測高精度陶瓷球軸承匹配性設計熱分析技術應用數據庫 設計分析軟件固體潤滑技術少量潤滑技術最佳潤滑方式的設計和優(yōu)化油氣潤滑技術研究潤滑劑流變特性研究高速電機的應用工況參數優(yōu)化圖 1-1 合作項目內容圖本課題主要面向 DGZ-60E 型電主軸，該型號電主軸主要用來進行亞克力板、手機屏幕玻璃雕銑，也可以用來對有色金屬進行雕銑。DGZ-60E 主軸如圖 1-2 所示，主要的技術參數如表 1-1 所示。通過對 DGZ-60E 型電主軸的返修情況進行統(tǒng)計調查，其三個軸承出現軸承的潤滑脂燒干失效等導致支撐軸承損壞，而溫度過高是導致潤滑脂燒干的直接原因，如圖 1-3 所示。

高速電主軸技術研究高速軸承技術潤滑技術電機研究失效模式研究軸承運行狀態(tài)檢測高精度陶瓷球軸承匹配性設計熱分析技術應用數據庫 設計分析軟件固體潤滑技術少量潤滑技術最佳潤滑方式的設計和優(yōu)化油氣潤滑技術研究潤滑劑流變特性研究高速電機的應用工況參數優(yōu)化圖 1-1 合作項目內容圖本課題主要面向 DGZ-60E 型電主軸，該型號電主軸主要用來進行亞克力板、手機屏幕玻璃雕銑，也可以用來對有色金屬進行雕銑。DGZ-60E 主軸如圖 1-2 所示，主要的技術參數如表 1-1 所示。通過對 DGZ-60E 型電主軸的返修情況進行統(tǒng)計調查，其三個軸承出現軸承的潤滑脂燒干失效等導致支撐軸承損壞，而溫度過高是導致潤滑脂燒干的直接原因，如圖 1-3 所示。

內外研究現狀主軸國內外的研究現狀對電主軸的研究較與國內開展較早，早已確立了很大的領先地量在內圓磨床中被使用，但傳遞的功率小，轉矩小。后來高速切削技術的長足發(fā)展，逐漸被人們在高檔機床中應用起來。由數控加工廣闊的待發(fā)展前景以及潛在的相當大經濟價值，吸引商積極將理論研究和實際測試結合，推動電主軸功能部件系列化。其中一大批優(yōu)秀的公司涌現出來。瑞士的 IBAG 公司被世電主軸業(yè)界的領導者，而且他們研制的產品很大程度上引領并行業(yè)的發(fā)展趨勢，他們的產品具有高轉速、高功率、高扭矩等AG 一款電主軸，最大溫升可達 60K。但其它很多公司也具有代Faemat 公司和 Gamfior 公司，瑞士的 Fisher 公司和 Step-TEC 公司司、Okuma 公司和 Fanuc 公司，德國的 GMN 公司、Siemens 公司部分電主軸相關參數見表 1-2。

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 廖敏;王新新;;高速電主軸軸承溫度預測與溫升影響因素分析[J];西華大學學報(自然科學版);2013年01期

2 宋吉;鄧先明;王瑞鮮;;基于ANSYS的電勵磁同步電機溫度場分析[J];微電機;2012年04期

相關碩士學位論文 前1條

1 李超;高速銑削電主軸動態(tài)熱態(tài)特性分析及實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

本文編號：2820175