高速电主轴在线动平衡补偿技术研究

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1、中北大学学位论文高速电主轴在线动平衡补偿技术研究摘要高速电主轴，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HCl20cg--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

2、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，

3、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．OT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。关键词：动平衡；不平衡；高速电主轴；旋转电磁力；仿真中北大学学位论文ResearchontheonI。Redyna

4、miCbaIantetechnicalfotheesearcl3oninedYnaIllarIlhigh—speedspindIeAbstractThehigh—speedspindleisnotonlyanimportantpartofHigh·speedProcessing，butalsoademandontheAdvanced—manufacture．WhenitisHigh—speed，therewillbevibrations。Thus，therewillbedamageontherotatingsystemorov

5、erallsystem．Therefore，balancingprocedureismandatoryforreducingthevibrationduetounbalance．Thesubjectmainlyresearchesonthetechnologyabouthigh—speedspindleonlinedynamicbalanceequipment．TakeGermanGMNCorporationelectricityspindlesystemHCl20cg·-22000／6forexampletodesignas

6、etofnewhigh·-speedspindleonlinedynamicbalancein．stallment．Innovatively，itproposesaconceptof“thereal-timeenergyconservation”，whichprovidesanewmentalityforseekinganewmethodofdynamicbalance，andleadstoincreasingbenefitfortheenterprise．Themainresearcheshavecarriedonasfol

7、lows：1．Thecorrelativetheoryresearchfoundationaboutdynamicbalance，especiallytheworkprincipleandtechnologyabouttheexistingdynamicbalance—headisanalyzed，andtheirinsufficiencyandthesuperiorityarefoundout．Itisthebasictheoryanddesignfoundationforthedesignofhigh—speedspind

8、ledynamicbalance．’2．Adesignoftheexperimentofdynamicbalance"installmentismade．Basicthought：First，basedonthedesignconceptoftheindirectonline