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高速电主轴在线动平衡补偿技术研究

蒋红琰  
【摘要】: 高速电主轴,是高速加工的重要部件,是先进制造的需求。其在高转速下,容易产生振动,从而对回转系统或整个系统产生破坏,因此,必须进行平衡措施以减少不平衡振动。 本课题主要研究高速电主轴的在线动平衡补偿技术,以德国GMN公司电主轴系统HC120cg—22000/6为例,设计一套新型的高速电主轴在线动平衡补偿装置,创新性地提出一种“实时节能”补偿的概念,为寻求解决动平衡问题的新方法提供新思路,指导企业增加效益。 我们所做工作的主要内容包括以下: 一、分析动平衡的相关理论研究基础,尤其是现有各种动平衡头的工作原理及技术特点,找出各自的不足与优势,为此次高速电主轴动平衡设计提供理论依据和设计基础。 二、设计动平衡装置实验方案。基本思路:首先,基于间接在线动平衡头的设计思想,利用电磁场的耦合作用,无接触地在加重平面处形成一个具有相同幅值和相位的径向电磁力,使该电磁力与所需的离心力等效,以实现在线实时精密补偿;考虑到此时空旋转电磁力能耗大、机械结构内应力大的缺点,接着,基于混合型在线动平衡头的设计思想,应用电磁混合型动平衡头的工作原理,运用影响系数法控制策略,在平衡头上利用旋转极坐标合成矢量力,实现转子系统质量再分布,使得转子质心落在旋转中心上;同时,时空旋转电磁力消失,转子系统在极坐标合成力的作用下实现最终动平衡。 三、利用Pro/Engneer3.0工程软件,建立此高速电主轴动平衡装置三维实体几何模型,分别计算出整个主轴系统的质量、质心位置及转动惯量,进行整体模型的虚拟装配。 四、以建立好的几何模型为基础,借助Mech/Pro接口模块在ADAMS工程软件中建立运动仿真模型,并通过仿真分析,证明该平衡装置能够实现预期的动平衡效果。


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