主轴轴承预紧技术研究

研究主轴轴承预紧技术,为电主轴的应用与发展提供参考.介绍了径向预紧、轴向预紧、载荷和预载荷的概念和特点,分析了DF和DB两种配对方式对预载荷的影响,指出了定位预紧和定压预紧的优缺点.研究表明,轴向预紧更适合运用于机床主轴中;通过对不同配对方式的比较可知,DB方式比DF方式更适合用于高速机床主轴中.选择合理的预紧技术和适宜的配对方式,较大程度地提高了电主轴性能的发挥.     

预紧对高速角接触球轴承动态刚度的影响

以滚动轴承动力学和沟道控制理论为基础,建立考虑预紧的高速角接触球轴承动力学模型.依据赫兹接触理论,给出考虑预紧的轴承径向刚度、轴向刚度和角刚度计算表达式.以7012/CD轴承为例,分析预紧对高速角接触球轴承动态刚度的影响.分析结果表明,定位预紧下轴承的径向刚度随转速的增大而增大,而轴向刚度和角刚度随转速的增大,先增大后减小;定压预紧下,轴承径向刚度受转速影响较小,而轴向刚度和角刚度随转速增大急剧下降.当轴承转速较高时,采用定位预紧较定压预紧可获得更高的刚度.     

向心推力轴承轴向预紧分析

分析了向心推力轴承轴向预紧结构中的轴向载荷与套圈轴向相对位移量之间的关系,指出角接触球轴承的轴向预紧可以有效提高支永刚度;和使预紧结构不发生卸载所需施加的轴向预载荷及其公式,为轴向预紧支承的寿命和可靠性计算提供了理论基础。     

机床主轴轴承热诱导预紧力及刚度计算与实验研究

为了研究机床主轴系统非均匀温升带来的热位移对轴承预紧力和动刚度的影响,建立了一种机床主轴系统热机耦合模型。在分析轴承摩擦损耗影响因素的基础上,确定了系统热载荷和边界条件,采用有限元方法求解了机床主轴瞬时温升和热变形,根据轴承载荷-位移关系式求解轴承的热诱导预紧力,基于改进的Jones模型计算了轴承径向刚度。最后,实验测定轴承预紧力,分析预紧力影响因素。理论计算与实验结果表明:在定位预紧下,主轴、隔圈、轴承座和轴承热位移会导致轴承预紧力和径向刚度的增加,且随着初始预紧力、转速和环境温度增加,预紧力变化幅值也增加。此外,局部冷却引起热位移的变化,从而改变轴承预紧力和径向刚度的变化规律。     

轴承预紧力对风电主轴动态特性影响的仿真分析

轴承预紧力对风电机组主轴的动态特性有着重要的影响。首先,建立了预紧力与主轴系统的关联关系,并计算了不同预紧力对应的轴承刚度值,进而分析预紧力与刚度之间的关系。然后,建立了以圆锥滚子轴承为支承的两点式和单点式支承的风电主轴的有限元分析模型,分析了预紧力对两种支承方式的风电主轴模态振型、固有频率、临界转速以及稳定性的影响。结果表明：圆锥滚子轴承预紧力增大会引起轴承刚度增大,可进一步提高主轴的固有频率、临界转速和稳定性;单点式支承比两点式支承的主轴临界转速大以及更稳定。合理选取轴承预紧力,可提高主轴的稳定性。     

滚珠丝杠进给传动机构预紧力的确定及轴向刚度的计算

本文阐述了滚珠丝杠螺母间的预紧力及滚珠丝杠轴向预加负载的合理确定,并根据决定滚珠丝杠进给传动装置轴向变形的主要因素,利用串联零件综合刚度的计算方法和弹性理论,给出了滚珠丝杠进给传动装置的轴向刚度计算公式.     

数控车床主轴弯曲刚度校验的研究

提出可根据数控车床设计时选用的典型切削条件来计算机床总刚度。在进行主轴刚度校验时，可选用按机床总刚度确定的主轴刚度指标。也对主轴简化和轴承刚度计算提出建议。     

轴承刚度对主轴-卡盘-工件系统动态特性的影响

考虑在实际工况下,主轴系统安装上卡盘和工件后动态特性会发生变化,基于有限元法完成了主轴-卡盘-工件系统模型的建立,进行轴承刚度对主轴-卡盘-工件系统动态特性的影响研究。研究结果表明:轴承刚度对两系统动态性能的影响规律不同,前、后轴承径向刚度对主轴-卡盘-工件系统动态特性的影响较大,但两者刚度影响区间不同;前、后轴承轴向刚度对主轴-卡盘-工件系统动态特性影响较小,尤其对提高系统临界转速作用不大。     

剪力对机床主轴弯曲刚度的影响

本文讨论７在计算短、粗主轴弯曲刚度时，剪力时这一刚度的影响，给出了在计算剪切挠度时，剪切变形在空心主轴截面上不均匀分布系数Ｘ的近似值；作出了（ｙ＿ｓ／ｙ＿ｂ）％－（ａ／Ｄ）（Ｌ／Ｄ）的曲线，从而证明了在计算短、粗主轴弯曲刚度时，不应忽略剪力的影响。     

单桩轴向刚度的非线性分析

通过采用非线性荷载传递函数模拟桩土之间的非线性共同作用,提出了单桩轴向刚度的非线性分析方法;讨论了桩长、桩直径、桩身材料弹性模量以及不同传递函数类型等因素对桩刚度的影响;并把计算值与实测值进行了比较,结果比较一致。     

锭子弹性管的刚度计算及其对动态性能的影响

首先推导了纺纱锭子中开螺旋槽弹性管的等效抗弯刚度及底部刚度系数的计算公式，分析了弹性管各参数对其刚度及振动性能的影响，并进行了模态测试，实验值与计算值基本一致。     

锭子弹性支承刚度对其不平衡响应的影响

将锭子分解为锭杆和支承两个子结构，采用传递矩阵法导出锭杆的不平衡响应动力学方程，运用动态子结构方法分析计算了一种双弹性支承纺纱锭子的不平衡响应，作出了用于锭子弹性支承优化设计的锭子的不平衡响应与支承动刚度参数关系曲面。     

螺栓被连接件轴向刚度高精度计算的半解析方法

以圆盘形螺栓被连接件为研究对象,结合有限元分析与理论解析,提出了一种精确计算被连接件刚度的半解析方法.利用精细的有限元分析模型,分析了不同弹性模量、泊松比、总厚度、装配间隙、厚度比对被连接件刚度的影响规律,构建了同材质上、下被连接件刚度的半解析模型.同时,结合不同材质上、下被连接件的等效方法,求解出上、下被连接件的压应力半顶角,实现了不同材料组合所对应被连接件刚度的精确计算.与有限元分析结果相比,被连接件刚度的相对误差小于3％,绝对误差小于0.02 GN/m.     

缆索结构系统动态响应的轴向主动刚度控制

研究一种索缆类结构系统动态响应的有源的轴向主动刚度控制技术,通过沿缆索轴向设计产生一个主动动态位移导致缆索系统的横向刚度变化并产生附加阻尼,使缆索的横向振动幅值减少。     

后置式静压电主轴的动态特性及影响因素

本文以某超精密磨床电主轴为研究对象,通过建立弹簧阻尼单元来模拟静压轴承,分析讨论了不同的弹簧阻尼单元的刚度值和结构设计参数对其固有频率的影响规律。然后取弹簧阻尼单元的刚度值为500 N/μm,讨论不同的结构阻尼比对电主轴装置幅频特性的影响规律,为结构的优化和磨削参数的确定提供了参考依据。     

机床主轴支承对主轴系统静、动态特性的影响

本文研究了机床主轴滚动支承的某些重要因素,如前轴承类型、轴承预加负荷、支承数目、主轴二支承结构的支承跨距、主轴三支承结构的紧支承位置及支承跨距等对主轴系统静态和动态特性的影响。     

地毯簇绒机主轴系统的动平衡研究

随着地毯簇绒机主轴系统的高速化,主轴的不平衡响应与振动响应将会加大,继而影响地毯簇绒质量。因此,针对一般地毯簇绒机主轴系统,在尽量减少结构形式改变的原则下,提出了一种平衡轴方案,设计了一种新型的主轴系统,采用传递矩阵法建立主轴系统的数学模型,并应用Matlab软件进行仿真分析。结果表明,相比一般簇绒机主轴系统,这种采用平衡轴的主轴系统在高速运转时的横向和纵向最大振动位移减小约40%,其动态平衡和减振效果明显。     

纺纱锭子组合系统动特性研究

对纺纱锭子组合系统的动特性进行研究,采用传递矩阵法及导纳法编制了计算程序,分别对锭子在空锭、带筒管但筒管上无纱线、带筒管且带筒管上有满卷纱线三种状态下的第一阶、二阶临界转速和振型进行了分析计算.