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电主轴轴心冷却用环路热虹吸管的传热特性

西安交通大学学报 2017年第7期51卷 90-97页

作者：李法敬高建民史晓军梁锋唐瑞西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

为了加强电主轴轴心冷却、减小电主轴的热变形,以150SD型磨削电主轴转子为对象,采用单环路热虹吸管来冷却主轴轴心,利用环路热虹吸管无需外部动力及传热效率极高的特征,从原理上避免了"动密封"问题对电主轴轴心冷却的困扰。对高离心力... 详细信息

为了加强电主轴轴心冷却、减小电主轴的热变形,以150SD型磨削电主轴转子为对象,采用单环路热虹吸管来冷却主轴轴心,利用环路热虹吸管无需外部动力及传热效率极高的特征,从原理上避免了"动密封"问题对电主轴轴心冷却的困扰。对高离心力作用下单环路热虹吸管内传热工质的流动及传热状态进行了理论分析;以正戊烷为工质,对适用于该主轴轴心冷却尺寸的环路热虹吸管的传热特性进行了实验研究,并对其应用于电主轴轴心冷却的实际效果进行了预测。结果显示:在文中的实验工况下,单环路热虹吸管的运行温度稳定,其传热性能在充液率为60%左右时达到最佳,热阻仅为0.57℃/W;当采用4根单环路热虹吸管冷却结构时,150SD型磨削电主轴转子的最大温升为28.5℃,且这一温升数值随着转速的增加而继续减小,表明单环路热虹吸管在电主轴轴心冷却方面具有良好的应用效果。

关键词：电主轴轴心冷却单环路热虹吸管正戊烷传热特性

结构和工况参数对电主轴动静压轴承性能的影响

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航空动力学报 2023年第5期38卷 1270-1280页

作者：贾谦林铿杨帅杨建晨王建磊胡文文西安交通大学城市学院机械工程系西安710018 西安交通大学城市学院机械系统控制与机器人应用研究所西安710018 中国船舶重工集团有限公司上海船舶设备研究所上海200031 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

针对精密铣磨床的电主轴的使用需求,分析了动静压轴承的基本结构和使用工况,建立了动静压轴承静动特性参数的计算模型,静特性参数包括温升、流量、承载力和功耗,动特性参数为刚度。计算分析了结构参数半径间隙、节流孔径、宽径比和工况... 详细信息

针对精密铣磨床的电主轴的使用需求,分析了动静压轴承的基本结构和使用工况,建立了动静压轴承静动特性参数的计算模型,静特性参数包括温升、流量、承载力和功耗,动特性参数为刚度。计算分析了结构参数半径间隙、节流孔径、宽径比和工况参数供油压力和工作转速对动静压轴承静动特性参数的影响,并将计算结果与层流模型结果和试验结果进行了对比。研究表明:半径间隙是一个较为敏感的变量,对温升的影响较大,使温升降低了约77.6%,和节流孔径、宽径比相比半径间隙对动静压轴承性能的影响程度最大;转速对动静压轴承的静动特性均有较为明显的影响,特别是对温升和功耗的影响幅度较大,分别增长了初值的17.8倍和18.1倍,电主轴在高速工况下需有较好的降温措施。

关键词：精密磨床电主轴动静压轴承静特性动特性

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电主轴上改善性直接转矩控制的振动实验

哈尔滨工业大学学报 2016年第11期48卷 174-177页

作者：吴玉厚潘振宁张丽秀张云龙大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168

针对电主轴控制性能改善的迫切需求,在经典的直接转矩控制（direct torque control,DTC）中融入空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）控制技术,给出其改善性的控制算法.定子磁链空间位置与Park逆变换后的ud... 详细信息

针对电主轴控制性能改善的迫切需求,在经典的直接转矩控制（direct torque control,DTC）中融入空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）控制技术,给出其改善性的控制算法.定子磁链空间位置与Park逆变换后的ud和uq作为输入,利用SVPWM控制技术转换成逆变器的三相电压量,进而有效地控制电主轴;对电主轴上的定子磁链进行近似圆形轨迹的调制,计算出实验所需的离散数据.使用DSP和IGBT模块搭建了硬件实验电路,对电主轴进行电磁振动速度及加速度实验,实验结果表明：3个方向振动速度在不同运行频率、特别是100~450 Hz的转矩脉动明显减小,各向振动加速度的振动幅值明显减小,表明DTC融入SVPWM后,系统的控制性能得到改善,不仅改善了系统的动态性能,也减小了电磁磁链和电磁转矩的脉动.

关键词： DTC SVPWM 振动电主轴 DSP 磁链

考虑参数权重的数控机床电主轴加速试验优化设计

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吉林大学学报（工学版） 2022年第2期52卷 409-416页

作者：赵泓荀杨兆军陈传海田海龙王立平吉林大学数控设备可靠性教育部重点实验室长春130022 吉林大学机械与航空航天工程学院长春130022 吉林大学重庆研究院重庆400037 清华大学机械工程系北京100084

为解决电主轴步进多应力加速退化试验针对模型参数优化设计时部分模型参数估计精度低的问题,提出了一种新的步进多应力加速退化试验方案优化设计方法。利用敏感性分析方法、应力综合重要度确定加速退化试验中加速模型的各参数权重,基于D... 详细信息

为解决电主轴步进多应力加速退化试验针对模型参数优化设计时部分模型参数估计精度低的问题,提出了一种新的步进多应力加速退化试验方案优化设计方法。利用敏感性分析方法、应力综合重要度确定加速退化试验中加速模型的各参数权重,基于Ds准则与各参数权重提出了一种新的优化设计准则,结合遗传算法给出了优化流程。最后,以国产电主轴为例,对其加速退化试验方案进行了优化设计,将结果与现有准则进行对比,验证方法的有效性。

关键词：数控机床电主轴可靠性加速退化试验优化设计

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基于数字孪生的电主轴热特性研究

中国机械工程 2022年第16期33卷 1965-1971页

作者：徐荣飞范开国上海理工大学机械工程学院上海200093

为提高热特性有限元分析精度,提出了基于数字孪生的电主轴热特性分析方法。搭建基于IoT数据采集系统的电主轴热特性数字孪生物理空间,设计开发基于Java、ANSYS、MATLAB联合编程的热特性数字孪生系统,提出了基于关键测温点温度的热边界... 详细信息

为提高热特性有限元分析精度,提出了基于数字孪生的电主轴热特性分析方法。搭建基于IoT数据采集系统的电主轴热特性数字孪生物理空间,设计开发基于Java、ANSYS、MATLAB联合编程的热特性数字孪生系统,提出了基于关键测温点温度的热边界条件修正模型,实现了物理空间与虚拟空间的数据映射及热特性数字孪生。实验结果表明,热特性数字孪生体的温度精度达98%,热变形精度达95%,有效提高了热特性有限元分析精度。

关键词：热特性数字孪生 ANSYS参数化设计语言系统开发电主轴

应用BP神经网络分析电主轴频率可靠性灵敏度

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哈尔滨工业大学学报 2017年第1期49卷 30-36页

作者：杨周刘盼学王昊张义民东北大学机械工程与自动化学院

为研究结构参数变化对电主轴抗共振性能的影响,采用ANSYS有限元分析软件,建立某电主轴的参数化模型,并进行模态分析;将ISIGHT软件集成ANSYS,筛选出电主轴重要的几何参数和材料参数作为设计变量,并使用优化的拉丁方抽样方法随机抽取足够... 详细信息

为研究结构参数变化对电主轴抗共振性能的影响,采用ANSYS有限元分析软件,建立某电主轴的参数化模型,并进行模态分析;将ISIGHT软件集成ANSYS,筛选出电主轴重要的几何参数和材料参数作为设计变量,并使用优化的拉丁方抽样方法随机抽取足够的样本;利用BP神经网络拟合出电主轴低阶固有频率与各随机变量的函数关系,建立电主轴频率的可靠性极限状态方程;采用改进的一次二阶矩方法得到电主轴的频率可靠度和可靠性灵敏度,并以Monte-Carlo方法对计算结果进行验证.结果表明:电主轴的密度、弹性模量及总长度的均值和标准差对电主轴频率可靠度影响显著;利用BP神经网络构建的频率可靠性功能函数较合理;改进一次二阶矩方法能够比较准确、有效地分析频率可靠性灵敏度,且比Monte-Carlo方法效率更高.

关键词：电主轴抗共振模态分析 ISIGHT BP神经网络可靠性

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磨齿机电主轴热特性及热误差建模

浙江大学学报（工学版） 2018年第2期52卷 247-254页

作者：谢杰黄筱调方成刚周宝仓陆宁南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京210009 南京工业大学江苏省工业装备数字制造及控制技术重点实验室江苏南京210009 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对磨齿机在磨削加工时,电主轴存在热致误差等问题,提出基于模糊神经网络(FNN)建立电主轴热误差模型的方法.分析电主轴内部的热生成和热传递机理,得到内部的传热规律.通过计算热载荷和边界条件,利用有限元分析(FEA)软件对电主轴系统的... 详细信息

针对磨齿机在磨削加工时,电主轴存在热致误差等问题,提出基于模糊神经网络(FNN)建立电主轴热误差模型的方法.分析电主轴内部的热生成和热传递机理,得到内部的传热规律.通过计算热载荷和边界条件,利用有限元分析(FEA)软件对电主轴系统的温度场和热变形进行数值模拟,得到电主轴系统中温升和热变形最大的部位.通过电主轴热误差实验获得温度和热变形数据,分别训练模糊神经网络和BP神经网络,建立温度场和热变形之间的热误差模型,对主轴热误差进行预测.结果显示:在电主轴径向热误差预测模型中,模糊神经网络模型和BP模型的建模精度分别为96.74%和89.77%.这表明模糊神经网络模型建立的热误差模型,在拟合和预测精度上优于BP神经网络模型.

关键词：热特性分析热误差建模模糊神经网络(FNN) BP神经网络电主轴

基于轴承运行刚度分析的超高速磨削电主轴动态特性

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四川大学学报（工程科学版） 2009年第6期41卷 205-210页

作者：杨佐卫殷国富尚欣赵秀粉四川大学制造科学与工程学院四川成都610065

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、... 详细信息

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。

关键词：超高速电主轴轴承运行刚度动态特性

高速电主轴角接触球轴承刚度及其对电主轴临界转速的影响分析

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振动与冲击 2017年第10期36卷 19-25页

作者：黄伟迪甘春标杨世锡徐立晖浙江大学机械工程学院杭州310027

针对高速电主轴角接触球轴承高转速的特点,建立角接触球轴承的拟静力学模型,分析径向力与电主轴转速对轴承滚珠与轴承沟道的接触角、接触力的影响;根据轴承与滚珠的受力平衡条件,研究角接触球轴承刚度受电主轴转速与预紧力的影响;基于Ti... 详细信息

针对高速电主轴角接触球轴承高转速的特点,建立角接触球轴承的拟静力学模型,分析径向力与电主轴转速对轴承滚珠与轴承沟道的接触角、接触力的影响;根据轴承与滚珠的受力平衡条件,研究角接触球轴承刚度受电主轴转速与预紧力的影响;基于Timoshenko梁理论,建立轴承-主轴的有限元模型,分析不同预紧力下角接触球轴承对电主轴临界转速的影响。结果表明:径向力与电主轴转速将改变轴承滚珠与轴承沟道的接触角与接触力,减小预紧力与升高转速会导致轴承的刚度降低,进而降低电主轴的临界转速;需要综合考虑角接触球轴承离心力、内圈膨胀和预紧力等影响因素,才能有效保障电主轴的安全运行。

关键词：角接触球轴承轴承刚度电主轴临界转速预紧力