170SD30陶瓷电主轴动力学建模及振动响应分析

为揭示电主轴在高转速状态下的动态特性,以170SD30陶瓷电主轴为分析对象,基于Riccati法建立电主轴理论模型,使用Matlab计算电主轴固有频率和临界转速,并分析了不平衡因素影响下电主轴的振动响应;同时运用有限元法计算电主轴谐响应,分析轴承预紧力对电主轴振动的影响。结果表明,Riccati法计算结果与实验误差为7.2%,比传统矩阵法精度提高2.1%;轴系不平衡量对轴系两端弹性支撑附近振幅影响较大,随着转速的提高,轴系的振幅有两次较大的峰值;适当增加预紧力可以降低主轴振动,对指导研发电主轴具有重要意义。     

主轴轴承预紧力的在线测量与控制及其对主轴系统特性的影响(上)

文中讨论了主轴轴承预紧力变化机理及预紧力的定量计算,分析了预紧力对主轴热特性和动力学特性的影响并做了试验验证,在介绍国外预紧力控制和补偿的方法的基础上,重点介绍了作者研制的“测力轴承”和“预紧力控制环”,前者用于预紧力的在线监测,后者用于预紧力的调整,后者由于具有较大的阻尼值,能大大地提高主轴系统的动态刚度和抗振能力,减少主轴系统的热变形,从而提高了主轴系统精度,可有效地实现预紧力的最佳适应控制。本文分两期刊完。     

高速角接触球轴承摩擦力矩的影响因素研究

为更加准确地描述高速电主轴轴承热位移和预紧力对其摩擦力矩的影响，建立角接触球轴承摩擦力矩数学模型。结合修正的拟静力学理论建立轴承受力平衡方程，分析轴承热位移和预紧力对轴承摩擦力矩的影响规律。结果表明：轴承热位移随转速的增加而增大，在高速条件下其值较大；轴承摩擦力矩随径向热位移的增加而增加，随轴向热位移增加而缓慢增加；轴承转速越低，轴承热位移对摩擦力矩的影响越明显；轴承摩擦力矩随着轴向预紧力的增加而增加;轴承热位移和预紧力对轴承差动滑动摩擦力矩影响最大，对自旋摩擦力矩影响次之，对弹性滞后摩擦力矩的影响最弱     

角接触球轴承组合轴向预紧力分析

在赫兹接触理论和滚动轴承拟静力学分析理论的基础上,建立了角接触球轴承串联组合时计算轴向预紧力的方程.采用Matlab编程求解了动态条件下的轴向预紧力,分析了轴承内外圈宽度尺寸偏差、隔套长度尺寸偏差、滚动体直径尺寸偏差、转速及轴承沟曲率半径系数对轴承组合轴向预紧力的影响规律.结果表明:尺寸偏差越大两个轴承轴向预紧力的差别越大,内外圈沟曲率半径系数越大轴向预紧力的差别越小;外圈沟曲率半径系数比内圈沟曲率半径系数对轴向预紧力分配的影响更明显;转速增大时两个轴承轴向预紧力的差别先减小后增大.     

轴承预紧力对陶瓷电主轴特性影响分析?

基于170 SD30 SY无内圈陶瓷电主轴转子具有比重轻、耐磨、高弹性模量等优良的综合特性,对不同预紧力载荷下的主轴前端振动位移进行仿真分析;在ANSYS中求解因预紧力在轴承处摩擦产生的温升,并导入整个模型当中,研究整个温度场的分布;对轴承在不同预紧力工况下的使用寿命进行计算分析;依据上述仿真和计算分析,并考虑合理的工况条件下选择合理的预紧力,在该预紧力下进行了振动和温升的实验测量,与仿真进行对比,验证仿真的正确性,从而证明选取预紧力的正确性。     

精密高速磨床主轴支承轴最佳预紧力计算

研究了精密高速磨床主轴－轴承轴系动学力特性,在旋转轴振动理论和高速球轴承刚度理论的基础上,本文提出了一种新的计算精密高速磨床主轴轴在的最佳预紧力算法。     

高速机床主轴－轴承系统动态性能研究

为研究主轴－轴承系统的动态性能,以某型号精密卧式加工中心主轴系统为研究对象,通过偏心质量激励法测得主轴支承轴承刚度,采用Timoshenko梁单元对主轴进行有限元建模,系统地分析了主轴离心效应、轴承预紧力对于主轴动态性能的影响,并进行了实验验证。结果表明：提高预紧力可有效增加主轴轴承刚度,提高主轴动态性能。同时证明采用有限元法计算主轴轴承的刚度是一种行之有效的方法。     

弹性预紧轴承组件预紧力测试台的研制及试验

利用轴承组件轴向刚度的特性,采用精密力传感器开发了弹性预紧轴承组件预紧力测试台.利用该试验台可以实现对弹性预紧轴承组件预紧力的检测和弹性预紧限位行程的检测.加载组件采用精密螺旋弹簧实现了大载荷高分辨率的加载,并通过直线导轨保证加载力的加载方向.最后利用该试验平台对某弹性预紧电机轴承组件的预紧力进行了检测.     

对高速电主轴静刚度的测试及分析

为研究高速电主轴静刚度的特性,利用DH3818静态应变测试仪,以高速电主轴为本体,研究高速电主轴静刚度与作用在电主轴上的力之间的关系。使用静态应变测试仪和力传感器在电主轴处于稳定状态时对1.5×10~4r/min电主轴和6×10~4r/min电主轴的径向刚度和轴向刚度进行测试,通过测试得知:高速电主轴静刚度大小与端部变形量成反比。对比分析1.5×10~4r/min电主轴轴向刚度与径向刚度,可知电主轴径向刚度远远大于轴向刚度;对比分析1.5×10~4r/min与6×10~4r/min电主轴径向刚度,可知最高转速低的电主轴比最高转速高的电主轴刚度大。又因为过低的静刚度会对数控机床的性能造成影响,所以提高电主轴静刚度也可使机床的性能得到提高。     

基于ANSYS Workbench的高速电主轴静动态性能分析

以高速加工中心电主轴为研究对象,建立了电主轴系统三维有限元模型,采用弹性支承模拟了轴承的支承,利用新一代的有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴进行了静力学分析和模态分析.分析结果表明:电主轴的静刚度能够满足要求;电主轴的最高工作转速远远低于其一阶临界转速,能有效避免共振的发生.从而验证了该电主轴设计的合理性,也为电主轴的优化设计以及力热耦合特性分析奠定了基础.     

基于渐进成形的修复体加工实验

板料数控渐进成形工艺是一种柔性成形工艺,这种工艺非常适合加工小批量、多品种和形状复杂的板料产品。以医疗修复体为实验对象,分别采用正成形、负成形工艺在渐进成形专用机床上完成渐进成形加工。针对工具头与支撑体间隙不合理导致零件表面产生挤压痕迹的问题,提出一种基于零件模型的整体偏置方法生成支撑体模型,很好的解决了加工件表面的质量问题。对成形零件变形区厚度及回弹变形进行测量,并对所得数据进行分析。试验结果表明,数控渐进成形中材料厚度变化遵循正弦定律;负成形加工件的厚度误差、回弹量均比有支撑的正成形大,并对影响零件厚度、回弹的主要因素进行了初步分析。     

Investigation on the influence of the dielectrics on the material removal characteristics of EDM

A systematical and comprehensive investigation of the material removal characteristics of the electrical discharge machining (EDM) process using various dielectrics as the working fluids was conducted in this work. Five dielectrics, including gaseous dielectrics, air and oxygen, and liquid dielectrics, de-ionized water, kerosene and water-in-oil (W/O) emulsion were used as the working fluids. The whole geometry parameters of the craters, including the recast material in the craters, were precisely determined by metallographic method. The volume of melted and removed material and removal efficiency in different dielectrics were comparatively investigated. By relating the material removal characteristics to the evolution of the discharge generated bubbles in different dielectrics which was done by computer simulation, it seems that the pressure above the discharge point is an important factor that can affect material removal characteristics. The results of this work were supposed to be helpful for further clarifying the complicated material removal mechanism of EDM.     

铝防盗盖表面流纹成因的研究

研究了铝防盗盖成型过程中铝板的应力,应变状态和金属流动特征,从理论上和铝板的组织状态方面分析了流纹的成因;同时从铝板表面粗糙度和表面缺陷方面分析了流纹的成因,提出了铝防盗表面流纹的控制方法。     

横向应变对声双折射系数的影响分析

以时基延迟效应为基础的声弹法应力测量,对微小应变都非常敏感。整个加载过程中,横向微小应变引起的时间差会累积到声时检测设备中,给应力定量测量带来很大的误差。采用回振法对45号钢在拉伸和压缩状态下的声双折射现象进行了试验研究。在研究超声波垂直于应力传播过程中,建立了声时差与应力的关系模型,试验证明了该模型的正确性。利用声速与动弹模量及动泊松比之间的关系,引入了横向应变对声双折射系数的修正项。     

铸件表面合金化层性能研究

针对采用水玻璃、树脂等作为粘结剂进行铸件表面合金化时，合金层中容易产生气孔、夹渣缺陷的问题，研究了一种铸件表面合金化新工艺，即加入一种YB成型剂将合金粉末压制成块的方法进行表面合金化，在铸钢ZG65Mn本体表面得到高含Cr、W等元素的合金化层。结果表明，通过消失模铸造工艺，使用YB成型剂较好地消除了水玻璃等粘结剂造成的气孔、夹渣，合金化层和本体之间实现了冶金结合；合金化层具有较好的耐磨性和耐热性能，加入WC后耐磨性可达本体材料的4．82倍，抗氧化性能提高50％左右，且合金化粉末压块放置操作简便、可靠。     

配流盘定位设计对强度的影响研究

以轴向柱塞马达配流盘为研究对象,针对不同定位方式对配流盘工作强度进行有限元分析,得到应力分布和变形情况,为高压轴向柱塞马达(泵)配流盘的定位设计提供了参考。     

温度条件对焦炭热强度的影响规律研究

采用自主研发的焦炭热强度检测方法,考察了1 050、1 100、1 150、1 200、1 250和1 300℃条件下的焦炭热强度变化。结果表明,不同温度条件下测得的等溶损反应后强度CSR_(25)值与CSR指标存在显著差异,且两者之间没有明显的正相关性。反应温度T不同,焦炭的溶损反应模式不一样,导致不同焦炭的CSR_(25)-T曲线的形状有差异。根据凹口位置,可以大致分为三类:凹口处于低温区域的Ⅰ型,凹口处于中温区域的Ⅱ型和凹口处于高温区域的Ⅲ型。温度条件对焦炭测得的热强度值具有重要影响,国标CSR方法只检测1 100℃一个温度点是不够的,应根据温度条件变化,提出更具模拟性的焦炭热强度表征指标。