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《電機(jī)后置式的電主軸動態(tài)特性有限元分析.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、數(shù)控加工技術(shù)現(xiàn)代制造工程(ModemM明ufacturingEn舀neering)2016年第6期電機(jī)后置式的電主軸動態(tài)特性有限元分析+卞真玉‘,林建中1,周炯1,杜振良1,忻曉蔚2(1上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,上海200093;2上海機(jī)床廠有限公司,上海200093)摘要:以一種新型電主軸結(jié)構(gòu)為研究對象,用有限元方法對該型號電主軸進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,并研究了軸承剛度的變化對電主軸動態(tài)性能的影響。結(jié)果表明:電主軸的第一階臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其最高工作轉(zhuǎn)速,能有效避開共振區(qū);靜壓軸承剛度對電主軸的動態(tài)
2、性能具有重要影響。合理地改進(jìn)軸承剛度,有利于提高電主軸的剛度,減小振動幅度,提高磨床的加工精度。關(guān)鍵詞:電主軸;有限元分析;模態(tài)分析;諧響應(yīng)分析;軸承剛度中圖分類號:THll3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1671—3133(2016)06—0072珈5DoI:10.16731/i.cnki.1671—3133.2016.06.014Analysisofdyn砌ccharacteristicforblliltoutmOtorizedspinmeBianZhenyul,LinJianzhon91,ZhouJio
3、n91,DuZhenlian91,XinXiaowei2(1CoUegeofMechnicalEngineering,uniVerSityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China;2ShanghaiMchachineToolWorksCo.Ltd.,Shanghai200093,China)Abstr鈕ct:Takinganewstmctureofmotorizedspindleasanexample,modalanalysisandh
4、amnicresponseweredonebymeansoffiniteelementmethodsandstudiedtheinnuenceofchaIlgingbearingstifrnessondyn砌icpeIfonnanceofmotorizedspindle.TheresultsshowsthatthehighestworkingspeedofmotoIizedspindleislessthaIlits6rstcriticalspeed,whichcaneⅡbctivelya—vojdIhe
5、h印pening0fresonaIlce.Thes6fmessofhydmstaticbeadnghasimportan【ef玷ctsondyn帥icped-onIlanceofthemotor-izedspindle.Reasonbleimprvomentofbearingsti缸hess,whichisbeneficialtoimpmvetheelectricspindlerigidity,reducethevi—brationamplitudeandimpmvet11emachiningpreci
6、sionoftheg—ngdingmachine.Keywords:motorizedspindle;FiniteElementAnalysis(FEA);modalanalysis;ha珊incanalysis;bearingstifhless0引言高速、高精密機(jī)床越來越多地使用電主軸結(jié)構(gòu),目前大多數(shù)電主軸的驅(qū)動電機(jī)是安裝在兩個支承軸承之間的,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好等一系列優(yōu)點,同時能夠傳遞很高的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩,進(jìn)而可提高機(jī)床的加工效率和零件的加工精度?。但同時也產(chǎn)生一些缺陷,表現(xiàn)為電機(jī)不容易散熱、軸承容
7、易溫升,易引發(fā)機(jī)床的熱變形,從而降低零件的加工精度∞J。某廠設(shè)計的超精密平面磨床用于光學(xué)玻璃的磨削,對電主軸具有高動態(tài)、高熱態(tài)特性的要求。為改善電主軸系統(tǒng)的散熱性能,提高電主軸的動態(tài)特性,將設(shè)計的電主軸進(jìn)行改進(jìn),使電機(jī)后置。+國家科技重大專項項目(2011zx04004-51)72本文以改進(jìn)后的電主軸為研究對象,通過運用有限元方法對電主軸進(jìn)行了詳細(xì)的動態(tài)特性分析,從而為其進(jìn)行后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及結(jié)構(gòu)一熱耦合分析提供了理論依據(jù)。1電主軸主要結(jié)構(gòu)分析改進(jìn)后的電主軸系統(tǒng)的裝配圖如圖1所示,該電主軸通過兩個液體
8、靜壓軸承與主軸箱連接,靜壓軸承裝配在主軸箱體中。為了防止主軸軸向竄動,使用一個調(diào)心球軸承來對主軸進(jìn)行輔助支承。機(jī)床主軸通過與電機(jī)轉(zhuǎn)子過盈配合裝配在一起,由過盈面的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩;電機(jī)定子安裝在主軸殼體上,從而能夠?qū)崿F(xiàn)高效傳動;利用水熱交換系統(tǒng)對后置電機(jī)進(jìn)行卞真玉,等:電機(jī)后置式的電主軸動態(tài)特性有限元分析2016年第6期冷卻。主軸箱電機(jī)轉(zhuǎn)子ANsYsworkbench軟件中設(shè)置好材料屬性,為提高分析精度,采用六面體單元來劃分網(wǎng)格,最終得到電