为了测试一种电磁滑环式在线动平衡装置的平衡特性,搭建了实验平台,采用影响系数法进行在线动平衡实验研究。主要从实验平台本身的振动特性、主轴转速对平衡效果的影响以及试加配重的角度对平衡效果的影响3个方面进行了分析研究,得到了实验平台和主轴转速对在线动平衡系统的影响,以及试加配重位置的选择方式,为高速主轴双面动平衡和模态分析的研究打下基础。

目的研究不同转速条件下电主轴内部空气流场分布情况.方法建立100M D60Y4电主轴油气润滑流道有限元模型,对不同转速的电主轴内部空气流场进行仿真模拟.结果空气流体在流经轴承时,并排安装的两个轴承有一个不能得到充分润滑;随着电主轴转速的增加,流体在电主轴前、后端的出口流速均随之增大,且前端出口速度变化剧烈,后端出口变化平稳;分析电主轴前后两端出口压力云图发现,前端出口存在回流现象,回流现象随着转速的增加变得更为剧烈;随着电主轴转速的升高,电主轴轴承等关键部位冷却效果有明显提高.结论转速增加,电主轴前后两端出口处流体流速增大,前端出口处回流严重,关键部位冷却效果有明显提高.

为了研究陶瓷电主轴空载时的噪声与主轴转速之间的关系,分析噪声中所包含的频率成分。通过实验研究电主轴的噪声特性,在利用DASP(达世普)声学软件测量并分析噪声信号后,得出当电主轴的转速低于某一临界值时,其噪声会先随着转速的提高而不断增强;而当转速超过这一临界值后,噪声又会随之升高而有所下降。陶瓷电主轴的噪声与电主轴的转速有关,并且在对所测噪声进行频谱分析后,可知陶瓷电主轴在以10000~40000r/min的转速运转时辐射的噪声始终以低频噪声为主。

电主轴温升引起的热变形是影响数控机床加工精度的重原因之一。为了研究高速电主轴热变形变化规律,搭建了高速电主轴温升与热变形测试实验平台,采用主轴动态误差分析仪同时测量150MD24Z7.5型电主轴在X、Y、Z轴方向的热变形量及不同位置的温升变化。结果表明,主轴轴向（Z向）的热变形量最大,在转速为4000r/min、6000r/min、8000r/min、10000r/min条件下,主轴的轴向热变形分别达到73.1、79.3、74.5、75.1;且主轴轴端温升趋势与轴向热变形趋势一致。论文的实验结果,为主轴热变形实现智能预测及主动控制提供了准确的数据支撑。

为了研究接触热阻对电主轴热态特性的影响,建立考虑接触热阻的电主轴热模型。采用有限元方法对电主轴进行热-结构耦合分析,计算各结合面接触热阻,并利用仿真研究结合面接触热阻中粗糙度和接触压力对电主轴热态特性的影响。对电主轴的电机损耗发热和前后轴承摩擦生热进行计算。以100MD60Y4型号的电主轴为研究对象,通过三维有限元模型分析结合面接触热阻对电主轴热态特性影响,将有无接触热阻两种条件下温度场和热变形仿真结果与实验结果对比,结果表明考虑结合面接触热阻仿真内部温度场不均匀性增大、整体温度更高、热变形量更大,其仿真结果更接近实验值。

目的研究电主轴润滑系统供气压力、供油量、供油间隔及主轴转速4个参数对电主轴油雾粒径的影响;分析各因素对油雾粒径影响的显著性,计算得出各因素对油雾粒径的影响强度.方法以100MD60Y4电主轴产生的油雾为研究对象,通过单一因素试验方法分析供气压力、转速、供油量及供油间隔因素对油雾颗粒粒径分布的影响,利用单因素方差法证明各因素对油雾粒径PM 2.5和PM 10均具有显著性影响.结果供气压力为0.29 MPa时对空气质量影响最小,为保证加工环境空气质量,加工过程中应尽量避免转速在18 000~24 000 r/min、供油量在13.5~17 mL/h、供油间隔在45~90s工作.结论电主轴系统供气压力、供油量、供油间隔及转速对电主轴油雾粒径均有显著性影响.对油雾粒径小于等于PM 2.5所占比例的影响强度从大到小依次为供油间隔、供气压力、转速、供油量;对油雾粒径小于等于PM 10所占

本文研究高速电主轴在不同转速下的温度变化,由于电主轴属于内装式电机,电主轴所产生的热量不容易散出。为了防止电主轴温度过高而引起的精度降低,研究了发热部位以及传热方式、深入剖析了影响电主轴温度的相关冷却参数,通过大量实验数据与传热的理论基础拟合出电主轴温度与冷却参数的函数关系,建立了电主轴冷却的参数模型。实验证明这种方法建立的模型准确,为以后完善温度控制模型提供了重要根据。

目的研究压电陶瓷驱动器在不同条件下的力输出特性,为压电陶瓷驱动器力输出方面应用提供理论依据.方法首先,设计一种压电陶瓷力输出性能测试装置;然后,对预压力施加速度、施加预压力与电压的间隔时间、装置设计等外界因素对力输出特性影响进行分析;最后,使用最大输出力、平均迟滞度、最大曲线偏差值、曲线漂移量和曲线周期延迟量等多个评价指标,对PSt/150/4/7VS9型压电陶瓷驱动器在不同预压力、电压频率、循环工作、电压步长等条件下的力输出特性进行实验分析.结果压电陶瓷驱动器在150 N预压力和1 Hz的电压频率条件下输出效果最好,最大输出力可达到116.56 N,平均迟滞度为10.74%,曲线最大偏差为3.89%,曲线漂移量为-0.47 N;过多次循环工作会造成迟滞曲线的重复性变差和延迟累计增大现象;相同电压步长下,力输出增量随着起始电压的增大而增大.结论实