【摘要】：以往的研究中,在軸承的主動控制方面大多針對于軸承中心截面處的軸承轉(zhuǎn)子的振幅控制,很少以降低主軸前端處的轉(zhuǎn)子振幅為目標的研究。在機床加工中主軸前端的振幅往往會對機械加工精度產(chǎn)生很大的影響,如果單純的限制前軸承處轉(zhuǎn)子的振幅可能并不會提高加工精度,相反有可能會放大主軸前端的振幅,從而導致加工精度降低。所以針對整個軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動分析以及振動控制研究很有必要。本文針對動靜壓柔性鉸鏈可傾瓦軸承進行了研究,對該軸承剛性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行了運動分析,并提出了相應的主動控制策略。該軸承集合了兩種軸承的優(yōu)點,該軸承在工作過程中可以根據(jù)外載荷自動調(diào)整其多個軸瓦的擺角,使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定,故其具有良好的穩(wěn)定性。而且可以在啟動前提前供油抬起主軸,避免主軸與軸瓦碰撞發(fā)生磨損。由于大多數(shù)軸承主動控制的研究主要集中于軸承截面處的振幅控制。本文則適當?shù)目紤]了整個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響,主要對以下內(nèi)容進行了研究:首先,利用有限差分法針對動靜壓柔性鉸鏈可傾瓦軸承進行了數(shù)學建模,并通過歐拉法求得了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動軌跡。其次,本文通過小擾動法對動靜壓柔性鉸鏈可傾瓦軸承的折合動特性進行了求解,并對比了通過動特性系數(shù)求得的軸承線性軌跡以及非線性軌跡,兩種軌跡在軸承轉(zhuǎn)子穩(wěn)定位置處小擾動的情況下,具有較高的一致性。并且分析了軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對軸承動特性系數(shù)的影響。然后,對以往的軸承轉(zhuǎn)子的簡單運動模型進行了重建,本次重新建�？紤]了滾動軸承轉(zhuǎn)子的影響。依此求得了可傾瓦軸承轉(zhuǎn)子的運動軌跡,并通過測得的滾動軸承軌跡生成了主軸前端加工位置軌跡。分析了主軸前端加工位置振幅被放大的原因,主要是滾動軸承轉(zhuǎn)子與可傾瓦軸承轉(zhuǎn)子的相位不同,導致主軸前端振幅變大。并設計了主動控制策略對可傾瓦軸承轉(zhuǎn)子的相位進行了調(diào)整。結(jié)果顯示降低了主軸前端的振幅達到60%以上。后續(xù)對控制策略進行了優(yōu)化調(diào)整,最終結(jié)果對主軸前端振幅的抑制達到82%左右。最后,本文通過NI公司X系列采集卡USB6366同步數(shù)據(jù)采集卡以及NI signal express 2014系統(tǒng)對實際的滑動軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行了數(shù)據(jù)采集。測量了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中兩軸承處的轉(zhuǎn)子位移。并設計了濾波器對采集到的數(shù)據(jù)進行了濾波處理,提取了數(shù)據(jù)的基頻量。并對兩個位置的位移信號進行了相位分析。結(jié)果顯示,滾動軸承以及滑動軸承轉(zhuǎn)子的相位不同,存在相位差,同時主軸前端振幅被放大很多。本文針對整個軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動分析以及主動可能根治進行了研究,再用于機床振動控制以及精密加工方面具有一定的借鑒意義。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH133.3
【圖文】：

邐溢流閥調(diào)整供油壓力逡逑圖２－１動靜壓柔性鉸鏈可傾瓦軸承逡逑圖２－１是該軸承的結(jié)構(gòu)形式，該軸承有四個沿周向均勻分布的瓦塊，靜壓腔逡逑開設在每一個瓦塊的中心位置。軸承的整個軸承體和瓦塊通過柔性鉸鏈連接，加逡逑工時通過電火花加工方式一體加工，相比于傳統(tǒng)可傾瓦軸承結(jié)構(gòu)簡單緊湊，加工逡逑８逡逑

管節(jié)流供油逡逑Ｑ，邐溢流閥調(diào)整供油壓力逡逑圖２－１動靜壓柔性鉸鏈可傾瓦軸承逡逑圖２－１是該軸承的結(jié)構(gòu)形式，該軸承有四個沿周向均勻分布的瓦塊，靜壓腔逡逑開設在每一個瓦塊的中心位置。軸承的整個軸承體和瓦塊通過柔性鉸鏈連接，加逡逑工時通過電火花加工方式一體加工，相比于傳統(tǒng)可傾瓦軸承結(jié)構(gòu)簡單緊湊，加工逡逑８逡逑

ａｉ邐ａ２逡逑圖２－２軸承靜壓腔逡逑下表是軸承的主要參數(shù)：逡逑表２－１軸承基本計算參數(shù)逡逑名稱邐符號邐數(shù)值邐單位邋＿逡逑鉸鏈厚度邐ｑ邐ｉｌ邐ｍｍ逡逑鉸鏈寬度邐ｂ邐７邐ｍｍ逡逑鉸鏈長度邐５０邐ｍｍ逡逑軸瓦厚度邐ｒＰ邐５邐ｍｍ逡逑軸承半徑邐ｒ邐４邐ｍｍ逡逑軸瓦包角邐ｏｔｐ邐７２邐ｄｅｇ逡逑軸承間隙邐ｃ邐０．０９５邐ｍｍ逡逑轉(zhuǎn)子質(zhì)量邐Ｍ邐４５邐ｋｇ逡逑潤滑油粘度邐＂邐０．０１５邐Ｐａｓ逡逑潤滑油密度邐ｐ邐８７６．５邐ｋｇ／ｍ：！逡逑軸承長度邐Ｌ邐０．０５邐ｍ逡逑靜壓腔包角邐Ｋ邐２０邐ｄｅｇ逡逑靜壓腔深度邐Ｋ邐３邐ｍｍ逡逑節(jié)流孔長度邐ｈ邐２０邐ｍｍ逡逑節(jié)流孔內(nèi)徑邐＜邐邐ｍｍ逡逑９逡逑

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