电主轴非接触电磁加载理论及实验分析

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:David_Wang_GuanJun
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高速电主轴在数控机床中是不可或缺的。近年来,随着人们对加工精度要求不断提高,电主轴的发展也变得非常迅速,这也使高速电主轴成为重点研究的对象。对电主轴进行加载试验以模拟实际工况,既能对其可靠性进行分析与研究,又能节约成本。针对传统的接触式加载中存在的摩擦、振动、噪声等问题,现有的非接触电磁加载方式可以避免这些问题,并且克服接触式加载存在的各种问题。本文对现有的国内外与电磁加载相关的和与电主轴加载相关的装置进行了系统的了解、介绍,阐述了各种加载装置的优缺点。对本项目的电主轴的电磁加载系统进行了理论分析,通过电磁学理论对电磁加载装置的电磁场进行了详细求解,主要包括动态磁场分布与动态电磁力,得出了本电磁加载装置的数学模型并利用ANSYS Maxwell软件进行了有限元仿真计算。由于在动态电磁加载过程中会导致加载盘发热严重,本文建立了发热功率的数学解析模型,通过推导,得到了发热功率的解析解,基于此,利用瞬态热路法得到了转速与加载盘温升的关系,同时进行了有限元分析,两者结果基本一致。介绍了本电磁加载系统,同时完成了实验数据的采集。包括径向加载力和加载盘的实时温升,所得结果和上述解析结果和有限元结果基本一致,验证了解析计算和有限元分析的正确性。此外,针对本加载装置的不足,本文从材料选择,加载盘结构设计等方面对本加载装置的改进提出了具体方法并进行了分析,为改进该电磁加载装置提供了充分依据。
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