关于轴承预紧力对轴系性能影响的仿真分析.pdf

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1、第27卷第2期机电产品开崖与崭Vo1．27，No．22014年3月Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsMar．．2014文章编号：1002—6673(2014)02—105—04关于轴承预紧力对轴系性能影响的仿真分析李颂华，冯明昊(沈阳建筑大学交通与机械工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：高性能电主轴包括电机驱动与控制系统、主轴轴承系统、润滑与冷却系统、轴承预紧系统等多种重要部件，其中轴承预紧力技术是电主轴的关键技术之一。论文对不同预紧力下的主轴轴承刚度进行了理论计算，并对不同轴承预紧力下的主轴轴承系统进行了模态

2、和谐响应分析。结果表明：随着轴承预紧力的增加，轴承刚度逐渐增大，轴系固有频率逐渐增大，主轴前端和后端径向响应位移逐渐减小。主轴中间径向响应位移则逐渐增大。关键词：轴承顸紧力；电主轴；固有频率；谐响应中图分类号：TP391．9；TH一39文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1002—6673．2014．02．041SimulationAnalysisonPerformanceImpactofBearingPreloadtotheSpindleLISo一H眦，FENGMing-Hoo(SchoolofTrafficandMechanicalEngineering，She

3、nyangJianzhuUniversity，ShenyangLiaoning110168，China)Abstract：High—performancemotorizedspindlehasmanyimportantcomponents，suchasmotordriveandcontrolsystem，spindle—bearingsystem，lubricationandcoolingsystems，bearingpreloadsystem，inwhichbearingpreloadisoneofthekeytechnologies．Inthearticle，therigidi

4、tyofspindlebearingsiscalculatedinthediferentpreload，themodalandharmonicanalysisofspindle—bearingsystemarefinishedinthediferentpreload．Theresultsshowthat，wjchthebearingpreloadincreasing，thebeatingrigidityincrease，thenaturalfrequencyofspindleisalsograduallyincreasing，theradialresponsedisplacemen

5、tofspindlefrontandreardecrease，andtheradialresponsedisplacementoftheinter—mediatespindlegraduallyincrease．Keywords：bearingpreload；motorizedspindle；naturalfrequency；harmonicresponse承预紧力施加的太小又不能充分发挥主轴系统的潜能lJl。0引言因此，关于轴承预紧力的研究对提高主轴系统的综合性主轴系统是机床的核心功能部件之一。对主轴轴承能具有重要意义。施加预紧力不仅能够消除轴承的轴向间隙，降低振动噪本文对不同预

6、紧力下的轴承刚度进行了理论计算，并声，提高支承体旋转精度，控制滚动体的自旋滑动，减对不同预紧力下的主轴轴承系统进行了模态和谐响应分析。少滚动体的公转打滑，进而提高轴系刚度，降低轴系振1轴承刚度的理论计算动，而且还能够提高主轴系统的临界转速和机床的加工精度。然而，轴承预紧力施加的太大就会加剧轴承发根据机床的不同类型，高速主轴轴承具有多种配置热，降低轴承的使用寿命并引起主轴温升和热变形的增方式，实验室对原有磨削电主轴进行了轴承预紧力施加大。尤其是在主轴高速旋转时这种状况会更加明显：轴改造，如图l所示。主轴前后端各配置一个轴承，采用背对背配置方式。使用压电陶瓷微位移驱动器对轴承施修稿日期

7、：2014—01—16基金项目：国家自然科学基金(51375317)：辽宁省教育厅优前端锁紧螺母套环1套环2应变片压电陶瓷套环3后端锁紧螺母秀人才项目(LIQ2011058)制线作者简介：李颂华(1977-)，男，沈阳人，博士生，副教授。研究方向：高速精密全陶瓷电主轴单元的设计与开发。获国家发明专利三项，实用专利三项。出版学术著作一部，在国内外重要期刊上发表论文四十余篇．其中被SCI收录五篇、EI收录十三篇；冯明后端昊(1988-)，男，衡水人，硕士研究生，学生；研究