磁拉力作用下不同结构电主轴的动力学特性研究

为了研究磁拉力对不同结构电主轴动力学特性的影响,依据电主轴磁拉力的力学方程,建立了电主轴的有限元分析模型,进行磁场和力学场双向耦合计算,对电机位于不同主轴位置时的电主轴动力学特性进行研究,得到了其动态特性变化曲线。同时,进行电主轴的试验测试,以验证有限元模型及分析方法的合理性与正确性。结果表明,电主轴的电机位置会影响电主轴运动的稳定性,电机放置在主轴的轴承中间时会比电机放置在主轴一端时运行得更加稳定;在试验测试误差和模型简化误差的条件下,理论计算所得的轴心轨迹总位移比实际测量偏小,初步验证了有限元模型及算法的合理性和正确性。     

高速电主轴转子-轴承-外壳系统动力学特性研究

高速深孔磨削加工电主轴采用加长悬臂外壳,其在力作用下的挠性变形对电主轴的转子动力学性能的影响不可忽略,而传统电主轴转子动力学模型均将外壳简化为刚体,不能描述该类复杂结构电主轴的动力学行为.考虑外壳的挠曲变形,基于整体传递矩阵法和成对轴承分析理论,建立了电主轴转子-轴承-外壳系统动力学模型,提出了电主轴整机临界转速、电主...     

计及刀具影响的高速电主轴系统动力学特性研究

首先建立了轴承模型和转子模型,进而分析了高速电主轴壳体、轴承、主轴和刀具之间的连接关系,建立系统动力学模型,推导电主轴不同部位到刀具处的传递函数。然后以D62D24A型高速电主轴为例,分析转速对轴承动态支承刚度的弱化作用,计算系统装有刀具与未装刀具时的第一阶径向振动固有振型,理论分析并且实验验证高速电主轴静态和动态情况下系统装有刀具和未装刀具时第一阶径向振动固有频率的变化趋势。最后得到系统的固有特性受到转速和刀具双重弱化作用的结论。     

基于Workbench的高速电主轴动力学特性分析

利用Pro／E建立了电主轴三维模型,运用Workbench对高速电主轴进行模态分析和谐响应分析。获得电主轴的固有频率以及临界转速等动态特性;在此基础上对电主轴前端处的位移响应特性进行分析,证明了电主轴结构设计的合理性．为下一步的电主轴特性研究奠定基础。     

不平衡磁拉力作用下电机柔性转子非线性振动研究

建立了电机柔性转子非线性动力学模型,并使用多尺度法计算了系统的一次近似主共振响应。通过定常解分析发现转子主共振响应中存在幅频曲线左偏这一软非线性现象,并且不平衡磁拉力的线性部分使系统固有频率下降,非线性部分使主共振峰左偏量增大。使用MATLAB软件中的“ode23”函数绘制出系统的时间历程图及相图,数值积分的结果验证了解析解的正确性。从理论上揭示了转子长度、转子外径以及平均气隙长度等电机参数对非线性振动的影响,为电机的优化设计和控制提供了理论依据。     

高速电主轴轴系转子动力学特性分析

针对滚动轴承非线性支承的特点 ,本文应用滚动轴承的拟静力学分析方法 ,结合轴系动力学特性分析的有限元法和模态分析法 ,对以滚动轴承为支承的轴承内圆磨床高速电主轴的轴系转子动力学特性进行了理论分析和试验研究 ,编制了具有实际应用价值的计算机程序 ,实现了以滚动轴承为支承的轴承内圆磨床高速电主轴轴系转子动力学特性设计的计算机分析计算 ,提高了设计精度和可靠性。     

异常情况下转子系统的不平衡响应特性

用Riccati传递矩阵法计算分析了支撑系统异常情况下转子的不平衡响应特性。分析结果表明，支撑刚度不对称情况下，在转子上加对称不平衡量，不仅激发一阶分量，同时还激发出明显的二阶分量，同样，加反对称不平衡量，不仅激发二阶分量，同时还能激发出明显的一阶分量，转子不平衡响应特性发生了很大变化。该结论对于指导机组动平衡具有非常重要的工程应用价值。     

不平衡磁拉力作用下裂纹转子系统的分岔

针对大型旋转机械转子系统机电耦合具有强非线性特征的问题,根据磁拉力与转子偏心的关系,推导出不平衡磁拉力(Unbalanced magnetic pull,UMP)的解析式,建立UMP作用下裂纹转子—轴承系统的动力学模型,并采用数值积分方法研究此类裂纹转子的分岔与混沌特性.通过分岔图、Poincaré图和频谱幅值图分析UMP和裂纹深度对转子运动的影响,结果表明:UMP使转子系统随速度变化的典型动力学响应有所提前,振幅增大,幅值谱图中出现了连续幅值较大的谐波分量;随着裂纹深度的不断增加,转子系统在亚临界转速区出现了短暂的混沌运动,在临界转速附近的混沌区域不断减小,其混沌特征有所变化,且进入混沌区域的倍周期分岔运动基本消失,而在超临界转速区则出现了较长的周期7运动.研究结果为深入解析机电耦合转子系统故障机理提供有益的理论参考.     

环锭细纱机电锭电机振动特性分析

由于细纱机电锭在制造过程中产生的偏差,使得电锭电机内部磁场分布不均匀,产生了不平衡磁拉力;在电锭高速运转过程中,不平衡磁拉力会引起锭杆振动,从而导致纱线断开。为了减少纱线的断头率,给出了不平衡磁拉力和弹性转轴临界转速的计算方法,采用传递矩阵法建立了电主轴临界转速的数学模型,并将其应用于一台实际的电锭。得出了电主轴的临界转速,结合MATLAB绘制出了不平衡磁拉力与偏心量及电角度之间的关系图,研究了电锭振动特性。将研究结果应用于细纱机电锭开发上,可大大减少纱线的断头率。     

基于ANSYS/LS-DYNA的高速电主轴轴承动力学分析与仿真

为了建立高速电主轴轴承的在线监测系统,更加合理地安置传感器,进而完成轴承的故障诊断,运用ANSYS/LS-DYNA建立了角接触轴承的有限元模型,根据实际工况施加了合理的边界条件和载荷条件,实现了轴承的显式动力学仿真,得到了滚动轴承的应力分布和动态响应.仿真结果表明,与已有的滚动轴承运动的理论和实际情况基本吻合.     

小孔节流静压气体轴颈轴承主轴系统的动态特性分析

通过对小孔节流静压气体轴颈轴承的雷诺方程与描述主轴系统的动力学数学模型联立直接进行数值求解,分析了轴承系统的动力学特性,研究了在不平衡质量作用下轴承主轴系统的响应。结果表明,由于精密离心机小孔节流静压气体轴承的支承刚度大,承载能力高,旋转主轴的运动是稳定的。但在一定条件下,旋转主轴有可能出现不稳定现象,这取决于主轴绕固联坐标系各轴之转动惯量间的关系、轴承支承刚度、主轴旋转速度和不平衡质量控制等因素。该方法用于精密离心机静压气体轴承主轴系统动力学的数值计算,提高了计算精度和可靠性。     

基于传递矩阵法的磁悬浮轴承转子的动力学分析

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。提升转子动态性能已成为当务之急。以磁悬浮开关磁阻电机的磁轴承转子为例,通过普劳尔传递矩阵法和MATLAB强大的绘图功能分别就柔性、刚性两种不同状态下的支承,计算出了该轴系的固有频率及临界转速,并得到了相应的主振型图。     

一种球面气体静压轴承的建模与仿真

介绍了一种小孔节流式球面气体静压轴承,该轴承的加工工艺性较好,而且在各个方向上都有较大的支承力;针对该轴承支承力的计算提出了一种有限划分计算方法,在建模中考虑到气膜压力分布的不对称性,将轴承根据节流孔的数目划分为数个等分,对每个等分再进行有限划分,若划分数足够多,可以认为在每个小等分中的气膜压力沿划分方向无变化,以小等分中心的压力代替,从而简化了轴承的气膜压力分布的求解;借助MATLAB软件队轴承的支承性能进行了仿真计算,并通过实验进行比较验证,实验结果与仿真结果基本一致。     

陶瓷球轴承高精密电主轴临界转速分析

主要研究陶瓷球轴承高精密电主轴动态性能。首先简化并建立轴承—转子系统模型,然后根据电主轴高精度要求选择合适的预紧力,并计算出前后轴承的径向刚度;将所建模型导入软件,根据径向刚度值进行模态分析,结果可以看出所设计电主轴在实际运转中不会产生共振;最后分析出电机转子安装位置变化对临界转速的影响不大,并对比跨距和悬伸量两个模态参数对临界转速的影响,跨距影响最大,悬伸量次之,而安装位置影响最小。该研究为电主轴的设计提供良好的理论依据。     

小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析

介绍了计算流体力学软件 FLUENT 及其在气体轴承研究中的应用.针对环形小孔节流静压止推气体轴承,基于 FLUENT 软件进行了简化假设并建立了计算模型,利用 FLUENT 软件对止推气体轴承模型进行了数值分析,求解了环形小孔节流静压止推气体轴承的压力场分布、耗气量和承载能力等轴承静特性,并成功捕捉到了大气膜间隙下供气孔周围的压力突降区.对计算结果进行了分析,并与文献计算值以及试验值进行了对比,验证了数值分析的可靠性.     

高速多支承气体静压轴承电主轴的承载特性研究

基于单元气体静压轴承的承载性能，简化多支承气体静压电主轴的支承和主轴结构，建立了有限元分析模型，借助ANSYS软件分析轴系的各种结构方案，并进行承载特性分析对比。研究分析多支承结构的承载机理，总结出提高气体静压电主轴承载特性的措施。分析了不同主轴结构和轴承布置对电主轴承载特性的影响，优选出了的多支承静压轴承电主轴结构。     

基于VB程序的气体静压轴承设计

气体静压轴承的结构参数对其工作特性有很大的影响,传统的设计方法过程复杂烦琐.本文以VB编程语言为开发工具,对气体静压轴承进行工程计算及参数的优化设计,以获得合理的结构参数.用VB编写的设计软件使用方便,提高了气体静压轴承设计精度和效率,实现了设计快速、简捷、自动化.     

静压气体轴承设计支持系统的研究

本文介绍了静压气体轴承设计支持系统的总体方案。在分析了静压气体轴承设计特点的基础上,提出了一种用事件并借鉴面向对象的技术来表达的基于知识推理的方法来实现本系统的设计。     

高速电主轴热态特性仿真分析

在分析电主轴温度场理论的基础上,建立某高速磨床电主轴系统的有限元模型,计算了电主轴热特性分析的边界条件,利用有限元软件ANSYS Workbench分析其热态特性,得到了主轴系统的稳态温度场分布和热变形情况;同时分析计算了不同转速对主轴系统温升及热变形的影响.结果表明:主轴转速越高,相应主轴单元的温升变化及主轴热变形也越大.此分析为改善电主轴温度场分布及减小热变形提供了理论依据.     

大功率高速电主轴总体结构方案的创新设计

提出了GS5090高速大功率电主轴的总体结构设计方案.其中的创新点有铬锰弹簧钢转子内套的注油孔和环形内槽,方便了机床主轴和电动机转子地拆卸.另外在后轴档的轴承支承座外圈加一滚套的设计,解决了轴承因预载过大而温升过高的问题和轴承被顶死的现象.