高速磨床电主轴热刚度耦合模型的分析与优化

提出了基于Timoshenko梁理论的主轴刚度与热的耦合模型,基于有限元方法,通过研究电主轴主要结构参数与润滑方式对主轴刚度和前轴承温升的影响,模拟了主轴的刚度与热性能,给出了高速电主轴系统优化方案.研究结果表明,选用油气润滑方式,当滚珠直径为10.25mm、主轴直径为100mm时,优化后前轴承的温升从优化前的26.2℃降低至22.0℃,相应地,主轴刚度从195N/μm增加至220N/μm.

基于MATLAB的高速磨削电主轴单元定子冷却管道的优化设计

针对电主轴单元定子表面的散热问题,研究了冷却管道的截面形状尺寸及管道的疏密程度对传热的影响。提出了确定冷却管道的最优截面形状尺寸及壁体厚度的优化设计方法,运用Matlab软件进行了优化计算,并用有限元软件Nastran对优化结果进行了仿真分析,得到了较为理想的温度分布,为实践中定子表面冷却管道的设计提供了理论依据。运用薄壁圆筒模型的相关理论,从管壁因承受冷却液内压力而产生的应力应变方面着手,通过定量分析壁厚的最小范围,优化设计高速主轴单元定子表面冷却管道的截面大小与形状,提高表面对流换热系数,增加换热面积,从而达到增强换热的目的。

高速外圆磨床电主轴系统的有限元建模和动态性能分析

采用Femap&Nastran有限元分析(FEA)软件,对某高速外圆磨床电主轴系统进行有限元建模,对其中的轴承支撑关系、螺栓结合面和过盈配合面参数的设置给出了理论依据和实际操作方法,在求解出有限元模型的固有频率后将其与模态测试试验结果进行对比.对比结果证明了有限元建模的可靠性,有限元模型的求解结果可以为高速外圆磨床的模态求解提供可靠的依据.

高速砂轮电主轴系统阶次振动研究

高速外圆磨床是航天领域高精度高表面质量零件的加工母机。高速砂轮电主轴是高速外圆磨床的关键部件,其动态性能决定了高速磨床的加工精度和表面质量。在高速砂轮电主轴使用过程中,发现其远低于临界转速时就发生了强烈的振动,导致零件的加工质量无法得到保证。基于此,提出了一种基于主轴模态和轴承振动阶次分析的高速砂轮电主轴的阶次振动分析方法。首先使用有限元建模分析得到主轴系统的固有频率和振型,再使用轴承振动阶次分析得到电主轴由于轴承制造误差所造成的振动阶次,最后用升速实验验证主轴系统的固有频率并依此得到轴承制造误差造成的主轴阶次振动及对应的振动转速。结果表明,高速砂轮电主轴的强烈振动是由于轴承外圈的制造误差产生的阶次振动所造成的。分析的结果为高速电主轴的结构和工艺的优化提供了理论依据。

搅拌摩擦焊技术在铝合金螺旋管中的应用

介绍搅拌摩擦焊技术特点及在国内电力产品中的初步应用,在大口径GIL壳体研制中,对比螺旋焊管和纵焊缝管结构形式,发现螺旋焊管具有生产效率高、焊缝应力低的优点,因此针对螺旋管结构,设计了双面焊接方案并开展搅拌摩擦焊工艺试验,获得适合的焊接参数;利用自主研制的螺旋管专用设备,结合先进的搅拌摩擦焊接技术,成功研制了国内首根铝合金搅拌摩擦焊螺旋管。

铝合金螺旋管FSW焊与纵缝管熔焊组织及力学性能对比

通过将自主研发的螺旋管成型设备与搅拌摩擦焊设备有效集成,首次实现了大口径铝合金螺旋管FSW焊。与传统的熔焊纵缝管相比,可实现管体成型和FSW焊接的同步进行,生产效率大幅提高,螺旋FSW焊焊缝的力学性能、焊缝组织致密性、产品尺寸精度、密封性及承压能力显著高于熔焊纵缝管。有效地解决了国内大口径铝合金管生产效率低、成本投入高及产品质量难以保证等问题,真正实现了大口径铝合金螺旋管高产、优质、低耗环保的国产化生产。

基于西门子HLA模块的驱动控制系统研究

提出了一种基于HLA模块的驱动控制系统,此方法可应用于直线液压轴驱动和模拟轴驱动。HLA模块将数控系统数字量信号通过数模转换,以模拟量信号驱动轴,解决了以太网与模拟驱动间信号的传输,并将编码器或光栅尺反馈的运动位移通过此模块传至系统,建立闭环控制系统,实现定位控制功能。通过实验验证了此驱动控制系统,采用西门子数控系统、HLA模块、三菱伺服驱动和电动机搭建闭环系统,拓扑建立通讯。经过实验调试,实现了运动控制及定位功能,表明了基于HLA模块的驱动控制系统的可行性,并可应用于传统机床的改造及优化。