170SD30陶瓷电主轴动力学建模及振动响应分析

作者:石怀涛;赵纪宗;张宇; 刊名:组合机床与自动化加工技术 上传者:刘萍

【摘要】为揭示电主轴在高转速状态下的动态特性,以170SD30陶瓷电主轴为分析对象,基于Riccati法建立电主轴理论模型,使用Matlab计算电主轴固有频率和临界转速,并分析了不平衡因素影响下电主轴的振动响应;同时运用有限元法计算电主轴谐响应,分析轴承预紧力对电主轴振动的影响。结果表明,Riccati法计算结果与实验误差为7.2%,比传统矩阵法精度提高2.1%;轴系不平衡量对轴系两端弹性支撑附近振幅影响较大,随着转速的提高,轴系的振幅有两次较大的峰值;适当增加预紧力可以降低主轴振动,对指导研发电主轴具有重要意义。

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第 4 期 2019 年 4 月 组合机床与自动化加工技术 Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique No. 4 Apr. 2019 文章编号:1001 -2265( 2019) 04 -0032 -05 DOI:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2019. 04. 008 收稿日期:2018 -07 -17;修回日期:2018 -08 -02 * 基金项目:国家自然科学基金项目( 51705341) ; 国家重点研发计划项目( 2017YFC0703903) ; 辽宁省自然科学基金( 2016010623) ; 沈阳市科技计划项目( 17 -231 -1 -28) 作者简介:石怀涛( 1982—) ,男,沈阳人,沈阳建筑大学副教授,硕士生导师,博士,研究方向为智能电主轴系统开发优化与控制和工业系统故障检测与诊断,( E - mail) sht@ sjzu. edu. cn; 通讯作者: 赵纪宗( 1994—) ,男,河南驻马店人,沈阳建筑大学硕士研究生,研究方向为电主轴故障动力学分析,( E - mail) 534137232qq. com。 170SD30 陶瓷电主轴动力学建模及振动响应分析* 石怀涛a,b,赵纪宗a,张 宇a ( 沈阳建筑大学 a. 机械工程学院; b. 高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室,沈阳 110168) 摘要: 为揭示电主轴在高转速状态下的动态特性,以 170SD30 陶瓷电主轴为分析对象,基于 Riccati 法建立电主轴理论模型,使用 Matlab 计算电主轴固有频率和临界转速,并分析了不平衡因素影响下电主轴的振动响应; 同时运用有限元法计算电主轴谐响应,分析轴承预紧力对电主轴振动的影响。结果表明,Riccati 法计算结果与实验误差为 7. 2%,比传统矩阵法精度提高 2. 1%; 轴系不平衡量对轴系两端弹性支撑附近振幅影响较大,随着转速的提高,轴系的振幅有两次较大的峰值; 适当增加预紧力可以降低主轴振动,对指导研发电主轴具有重要意义。关键词: 电主轴; 动力学特性; 振动响应中图分类号: TH166; TG506 文献标识码: A Dynamic Modeling and Vibration Response Analysis of 170SD30 Ceramic Electric Spindle SHI Huai-taoa,b,ZHAO Ji-zonga,ZHANG Yua ( a. School of Mechanical Engineering; b. National and Local Joint Engineering Laboratory of High-grade Stone Numerical Control Processing Equipment and Technology,Shenyang Jianzhu University,Shenyang 110168,China) Abstract: In order to reveal the dynamic characteristics of the electric spindle at high speed,a new electric spindle dynamics model was proposed based on the Riccati method. The 170SD30 ceramic electric spi

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