隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,電主軸在工業(yè)生產(chǎn),尤其是在數(shù)控機床領域變得越來越重要。近年來,人們對數(shù)控機床性能要求的不斷提高,使得電主軸成為了重點研究對象。在實驗室中模擬實際工況對電主軸進行加載試驗,成為其可靠性分析研究的一種有效方法。本文對現(xiàn)有的國內外電主軸加載試驗進行了系統(tǒng)了解、介紹,分析總結了各種加載裝置的優(yōu)缺點。針對自主研制的電主軸非接觸電磁加載裝置,本文以麥克斯韋方程組為基礎,分析計算了其靜態(tài)電磁力,并在有限元中進行了驗證;應用電磁場理論對動態(tài)加載電磁場進行了分析,求解獲得了徑、切向加載電磁力與電流、轉速的變化關系,并應用Ansoft Maxwell軟件對其動態(tài)加載進行了仿真分析。分析研究了該電主軸非接觸電磁加載裝置工作時其渦流產(chǎn)生的根本原因,并計算了裝置渦流損耗的大小;針對原加載裝置在電主軸高速運轉下渦流損耗大的缺點,本文提出疊片式加載裝置。通過對疊片式加載裝置進行整體積分,求解獲得了疊片式加載裝置的渦流損耗,從理論計算結果上說明了疊片式加載裝置渦流損耗小的優(yōu)點。在動態(tài)加載過程中加載盤會產(chǎn)生溫升,本文基于熱路與電路的相似性,分別建立了實心式、疊片式加載盤的等效熱路圖;分析計算了其各自溫升與轉速的關系,并在有限元中進行了瞬態(tài)溫升仿真分析,兩者結果基本一致,驗證理論計算準確性的同時近一步說明了疊片式結構在抑制溫升方面的優(yōu)越性。對本項目自主研制的電主軸非接觸電磁加載系統(tǒng)進行了實驗,完成了徑向加載電磁力、實心式加載盤溫升數(shù)據(jù)的實時采集,并與理論計算及有限元仿真結果作了對比,說明了理論計算所建數(shù)學模型的正確性及仿真分析的可行性。本文研究為電主軸加載裝置的性能提升及分析改進提供了一種參考。
【學位單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG659
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 電主軸加載試驗發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外電主軸加載技術研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內電主軸加載試驗發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內容和研究方案
2 實驗裝置介紹
    2.1 非接觸電磁加載裝置
        2.1.1 加載盤
        2.1.2 直流電磁鐵
        2.1.3 電源
    2.2 測試部分
    2.3 冷卻散熱系統(tǒng)
    2.4 本章小結
3 加載電磁場及電磁力的求解
    3.1 電磁場的基本理論
        3.1.1 麥克斯韋方程組
        3.1.2 位函數(shù)及其微分方程
        3.1.3 電磁場中的邊界條件
    3.2 靜態(tài)加載電磁力的理論計算
    3.3 靜態(tài)加載電磁力的有限元計算
        3.3.1 有限元分析基礎
        3.3.2 有限元分析過程
    3.4 加載裝置的動態(tài)加載電磁力分析
        3.4.1 動態(tài)電磁力的理論計算
        3.4.2 加載裝置動態(tài)電磁場的求解
    3.5 加載裝置的動態(tài)電磁力的有限元分析
    3.6 本章小結
4 渦流損耗的分析
    4.1 原裝置渦流損耗的分析計算
    4.2 疊片式加載盤的渦流損耗分析
        4.2.1 疊片式加載裝置中的磁場分析
        4.2.2 疊片式加載裝置的渦流損耗
    4.3 疊片式加載盤渦流損耗的影響因素
    4.4 本章小結
5 加載裝置的溫升分析及實驗測試
    5.1 傳熱的三大類別
    5.2 加載盤溫升的分析計算
        5.2.1 實心式加載盤的溫升分析
        5.2.2 疊片式加載盤的溫升分析
    5.3 加載盤溫升的有限元分析
        5.3.1 實心式加載盤溫升的有限元分析
        5.3.2 疊片式加載盤溫升的有限元分析
    5.4 非接觸電磁加載試驗
        5.4.1 徑向加載電磁力的測試
        5.4.2 加載盤溫升測試
    5.5 本章小結
6 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
在校期間研究成果

【參考文獻】

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本文編號：2864330