高速卧式加工中心电主轴动态特性研究

电主轴的动态特性在很大程度上决定数控机床的加工精度和生产效率。为克服传统方法在预测主轴/轴承单元设计合理性方面的弱点,本文借助ANSYS软件对某高速卧式加工中心的电主轴进行动力学特性研究。结果表明:该电主轴的设计转速远低于其低阶模态固有频率659.90 Hz所对应的临界转速,因此能够有效避免共振;如果主轴系统因受到周期性激振力作用而产生共振,则轴承3支撑处的应力强度最大,容易出现因振动烈度过大而导致轴承工作精度丧失甚至损坏失效。     

改进的多轴承支撑转子系统油膜轴承动态特性参数识别方法

本文对我们以前提出的两种在现场条件下识别转子系统油膜轴承动态特性参数的方法进行了改进,克服了原有识别方法需要对高维矩阵求逆的弱点,将识别方法的应用范围扩展到大型转子系统。     

基于轴承运行刚度分析的超高速磨削电主轴动态特性

高速电主轴正朝着高速重载与超高速轻载的方向发展,其动态特性研究是电主轴开发的关键技术之一.主轴超高速运行时轴承刚度的确定是整个研究过程的难点所在.基于滚动轴承的拟静力学模型,计算轴承的动态刚度,并考虑转速、初始预紧力、热预紧力及油膜厚度对轴承刚度的影响,确定出轴承的运行刚度.再以轴承运行刚度作为主轴支撑刚度,建立面向高速电主轴动态性能分析的参数化有限元模型,对主轴动态特性进行分析.分析结果表明,初始预紧力、砂轮悬伸长度、前后轴承跨距、前轴承对间距及电机转子内径等参数是影响磨削电主轴动态特性的关键因素.     

高速转子—轴承系统稳定性的试验研究

采用试验模态分析法对高速转子－轴承系统稳定性进行分析。该分析方法是以一脉冲力激振转子系统时,同步采集系统的响应信息,并根据其响应信息中含有的自由振动信号,用对数衰减率判据评定转子系统的稳定性。结果表明：在远离激振点处激发出的自由振动信号仅含有系统的最低阶模态,界限状态下系统的阻尼有促使系统趋于稳定的作用。     

高速电主轴动态特性仿真分析

在有限元软件ANSYS中对某高速磨削电主轴直接进行动力学有限元三维建模,并通过对模型较精确的单元网格划分,利用ANSYS结构动力学模块对电主轴的主轴部件进行模态分析和谐响应有限元仿真,计算了主轴前六阶的固有频率、临界转速和振型等动态特性,并进一步对主轴前端面的动态响应位移做了研究分析,结果验证了主轴结构设计的合理性,同时也为电主轴更深层的动态特性分析提供了重要参考。     

加工中心电主轴动力学分析理论建模与实验研究

电主轴作为加工中心赖以实现高速精密加工的核心功能部件,其动态性能的高低决定了机床的整体发展水平。传递矩阵法是目前转子动力学分析建模最有效的数学方法。本文基于传递矩阵法对加工中心电主轴进行动力学分析,并基于MATLAB进行了实例的数值计算,最后利用物理模态实验验证了该数学模型的有效性。得到以下结论：（1）第1阶固有频率的误差约为1.2%,但是第2阶固有频率相差较大,达到12.9%;误差较大的原因是传递矩阵法属于集中质量理论,原本连续的模型被离散后,高阶频率的计算误差较大,因此该模型对于求解低阶模态参数是可靠的;（2）传递矩阵法在建立的简化模型忽略了螺钉孔和键槽等不对称细节,因此传递矩阵法得到的固有频率要比物理实验少,即得不到对称振型。     

齿轮—转子—轴承系统弯扭耦合振动的新模型

本文指出了目前文献中齿轮—转子—轴承系统弯扭耦合振动数学模型的不足，通过计入齿轮啮合线瞬时位置的变化对动态啮合力的影响，建立了新的弯扭耦合模型，在此基础上给出了系统弯扭耦合振动的振动方程组，更全面地描述了系统的振动特性。     

转子—轴承系统裂纹监测及展望

本文简述了七十年代末以来,世界各国力学界对具有裂纹的转子——轴承系统动态特性研究所取得的大量成果,分析了振动监测用于旋转机械故障诊断的可行性,指出存在问题及今后继续研究的方向。     

弹性转子-轴承系统的分叉研究

为了解决由于非线性油膜力的使用使转子在某些参数域中产生强烈振动的问题,以转子动力学和非线性动力学理论为基础,针对非线性弹性转子－轴承系统的具体特点,用数值积分和庞加莱映射方法对采用短轴承模型的弹性转子－轴承系统特性随某一参数变化时稳定性的改变进行了分析,计算结果表明,系统具有发生倍周期分叉及概周期运动的可能性。用数值方法得到系统在某些参数域中的分叉图、响应曲线、频谱图、相图及庞加莱映射图,直观显示了系统在某些参数域中的运行状态,数据分析结果为该类转子－轴承系统的设计和运行状态控制提供了理论参考。     

采用传递矩阵法分析复合转子系统动态特性

将传递矩阵法应用于结构复杂的复合转子系统，对高速纺丝卷绕夹头的临界速度及其振型进行了理论推导与计算。其分析计算方法对高速纺丝卷绕夹头的设计及其其它类型的复合转子系统的动态特性分析具有实际的参考价值。     

转子—轴承系统稳定性实验研究

通过用脉冲力气敲击、激发出系统的自由振动信号的方法,对多自由度转子-轴承系统稳定性的评价方法进行了研究,结果表明：多自由度转子轴承系统的稳定性可用过错离击振点跨处的自由振动信号评定,界限状态附近轴承动压油膜的阻尼效应是促使系统稳定运行的主要因素。     

识别油膜轴承动态特性参数的模态综合法

提出了一种现场在线识别转子系统油膜轴承动态特性参数的模态综合法,用广我特征值问题代替了大矩阵的求逆。本方法同传统的参数识别方法相比具有现场,在线,不需人工激振,设备简单,数据处理方便等特点。     

计算转子—轴承系统临界转速的新方法

本文提出了一种计算转子—轴承系统临界转速的新方法,用本方法计算转子—轴承系统的临界转速,不用对转子进行简化,并且考虑了油膜的刚度、油膜的阻尼、滑动轴承座的质量、基础的刚度、基础的阻尼。建立了滑动轴承—基础系统的机械网络,导出了滑动支承的总刚度系数K的表达式。该方法在分析多轴系统时,只把联轴节作为一个边界条件,不象传递矩阵和有限元等方法那样,必须重新建立方程,因而使分析过程大大简化。     

转子—轴承系统非线性失稳因素分析

对引起转子－轴承系统失稳的主要因素：非线性油膜力、转轴材料的内摩擦、动压密封力、蒸汽激振力进行了分析。非线性油膜力对转子－轴承系统的稳定性影响最大,应重点分析和研究在非线性油膜力作用下转子－轴承系统的稳定性、响应及动力学行为。动态密封力、材料内阻尼、蒸汽激振力对转子－轴承系统的稳定性均有影响。因此在进行转子－轴承系统的稳定性研究及动力学设计时均应考虑这些非线性因素。     

电主轴箱体的静动态特性研究

以电主轴箱体作为研究对象,采用Solid Edge软件完成箱体的结构设计,通过专有程序接口将模型导入Ansys Workbench软件中,采用有限元法对该箱体进行静力学、模态及预应力模态分析,根据分析结果研究其静动态特性。结果表明该结构箱体静态性能满足设计要求,箱体固有频率远离共振区。     

可控径向轴承中引入流体阻尼改善转子系统稳定性的研究

本文将流体阻尼技术引入在线调整转子—轴承系统动态特性的新型可控径向轴承中。着重研究了阻尼器及其几何参数对控制转子系统自激振荡的影响。文章给出了系统工作原理和描述系统动态特性的非线性数学模型。数值仿真试验表明：引入流体阻尼技术后，可控径向轴承能在较低的控制压力下有效地改善转子—轴承系统的稳定性；并且在确定的外部条件下，存在一组减少或消除自激振荡的最佳阻尼器参数。     

非线性转子-轴承系统的分叉行为研究

对刚性Jeffcott转子进行了分叉行为研究.无量纲轴承油膜力的表达式中考虑了滑油粘性力的作用.利用多变量Floquet定理分析了转子的稳定性.给出了分叉图、Poincare截面田和Floquet乘子变化图.结果表明,转子运动呈现倍周期分叉、切分叉和二次Hopf分叉等复杂的非线性动力学现象.     

齿轮耦合影响转子—轴承系统稳定性的机理研究

本文研究齿轮耦合对转子轴承系统稳定性的影响。通过数值计算护理有其齿轮耦合对转子轴承系统的稳定性有很强的影响,并基于转子涡动能量原理,阐明了齿轮耦合影响转子轴承系统稳定性的机理。     

转子—轴承系统非线性振动机理的研究

从流固耦合的角度分析了转子－轴承系统的油膜振荡问题。在转子的旋转和振动作用下,轴承中的润滑油通过多次非线性动力学的分叉,产生脉动;非线性脉动的润滑油作用到转子上,导致了转子的非线性振动。润滑油中出现接近转子固有频率的脉动成分时,即会发生油膜振荡。研究轴承中润滑油膜的脉动特性是提示转子－轴承系统非线性振动本质的一条可行途径。