本文選題：可傾瓦軸承 + 運動極坐標　； 參考：《沈陽工業(yè)大學》2012年碩士論文

【摘要】：廣泛用于數(shù)控機床的電主軸具有結構緊湊、動態(tài)精度高等眾多優(yōu)點,已逐漸取代傳統(tǒng)結構的變速箱。本文研究軸承-轉子系統(tǒng)的動力學問題,主要研究內(nèi)容包括:1)徑向可傾瓦軸承動力系數(shù)計算;2)可傾瓦軸承穩(wěn)態(tài)平衡位置搜索;3)軸承—轉子系統(tǒng)臨界轉速確定;4)軸承—轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。 可傾瓦徑向滑動軸承動力特性系數(shù)的計算主要基于對雷諾方程的求解:首先根據(jù)力矩平衡條件確定瓦塊擺角,用偏導數(shù)法得出各瓦塊穩(wěn)態(tài)時的動力系數(shù);然后,考慮瓦塊擺動對系數(shù)的影響,建立靜動坐標間動力系數(shù)的關系,計算出可傾瓦軸承動力特性系數(shù)。針對可傾瓦軸承穩(wěn)態(tài)平衡位置搜索,提出了一種新式運動極坐標系搜索方法,該方法能有效避免搜索過程中的死循環(huán)問題,也適用于其它滑動軸承。 不平衡磁拉力的存在會改變軸承—轉子系統(tǒng)的臨界轉速,運用專業(yè)軟件對電主軸進行磁場分析,提取不平衡磁拉力,以更準確計算軸系的動力特性。本文介紹了兩種臨界轉速的計算方法:1)傳遞矩陣法。用傳遞矩陣—多項式法計算臨界轉速,可以容易地將支承的阻尼包含在傳遞矩陣中,由于狀態(tài)向量含有8個元素,因此特征方程階次較高,為提高低階根的精度,引入時間因子,借助QR法求解復數(shù)特征根;Riccati傳遞矩陣法將兩點邊值問題轉變?yōu)橐稽c初值問題,因此保持了較高精度。2)有限元法計算過程。在有限元分析軟件中建立軸系的簡化模型,考慮陀螺力矩影響,加載后求解,繪制出系統(tǒng)的CAMPBELL圖,提取臨界轉速。本文還簡單介紹了模態(tài)振型和不平衡響應的計算過程。 對數(shù)衰減率用來度量振幅衰減快慢,反應系統(tǒng)受擾后回復到平衡狀態(tài)的能力,可以作為衡量軸系穩(wěn)定性的指標,已被推廣到多自由度系統(tǒng)。針對計算的轉子系統(tǒng),本文畫出了復特征值對應的對數(shù)衰減率曲線,分析了軸系的穩(wěn)定性。
[Abstract]:The motorized spindle, which is widely used in NC machine tools, has many advantages such as compact structure, high dynamic precision and so on. It has gradually replaced the traditional transmission. In this paper, the dynamic problem of bearing-rotor system is studied. The main research contents include: 1) calculation of the dynamic coefficient of radial tilting pad bearing 2) search for steady equilibrium position of tilting pad bearing 3) determination of critical speed of bearing-rotor system (4) Stability analysis of bearing-rotor system. The calculation of dynamic characteristic coefficient of tilting pad radial sliding bearing is mainly based on the solution of Reynolds equation. Firstly, the swing angle of tile is determined according to the condition of moment balance, and the dynamic coefficient of each tile is obtained by partial derivative method. Considering the influence of tile swinging on the coefficients, the relationship between the dynamic coefficients of the static and dynamic coordinates is established, and the dynamic coefficients of tilting bearing are calculated. In this paper, a new search method of polar coordinate system is proposed to search the steady equilibrium position of tilting pad bearings. This method can effectively avoid the dead cycle problem in the search process and is also suitable for other sliding bearings. The existence of unbalanced magnetic pull force will change the critical speed of the bearing-rotor system. The magnetic field analysis of the motorized spindle is carried out by using professional software to extract the unbalanced magnetic pull force to calculate the dynamic characteristics of the shaft system more accurately. This paper introduces two calculating methods of critical speed: 1) transfer matrix method. The damping of the support can be easily included in the transfer matrix by using the transfer matrix polynomial method. Because the state vector contains eight elements, the order of the characteristic equation is higher, in order to improve the accuracy of the low order root. By introducing the time factor and solving the complex eigenvalue Riccati transfer matrix method, the two-point boundary value problem is transformed into a point initial value problem by using the QR method, so the high accuracy of the finite element method is maintained. The simplified model of shafting is established in the finite element analysis software. The gyroscopic moment is considered and solved after loading. The CAMPBELL diagram of the system is drawn and the critical speed is extracted. The calculation process of modal mode and unbalanced response is also briefly introduced in this paper. The logarithmic attenuation rate is used to measure the amplitude attenuation speed and the ability of the reaction system to return to equilibrium state after disturbance. It can be used as an index to measure the stability of shafting and has been extended to multi-degree-of-freedom systems. For the calculated rotor system, the logarithmic decay rate curve corresponding to the complex eigenvalues is drawn, and the stability of the shafting is analyzed.
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH113.1

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本文編號：1901347