毕业答辩-电主轴-轴承特性试验台设计.ppt

,电主轴-轴承特性试验台设计,机械1106指导老师：,目录,课题的目的和研究意义,试验台的总体设计,试验台的结构设计,主轴-轴承特性分析系统设计,1,课题的目的和研究意义,电主轴是数控机床的核心功能部件，其性能的好坏在很大程度上决定了机床的加工精度和生产效率。随着数控机床向着高速度、高效率、高精度等方向发展，电主轴在工作时除了应具有很高的转速和刚度外，还应在极短的时间内实现升速、降速，并能在指定的位置处快速准停的能力，这就需要电主轴还应具有很高的可靠性和稳定性。轴承是实现电主轴高速化和精密化的关键部件，其性能直接影响电主轴的转速、刚度、振动、工作温度等，进而影响机床的加工精度和稳定性。电主轴轴承的性能、使用寿命对电主轴的工作性能有着重要影响。,背景,课题的目的和意义,课题的目的,课题的意义,对于如何知道轴承是否能有效提高机床的工作效率这个问题，最有效的办法就是对轴承进行轴承实验，通过轴承实验本论文可以清楚地了解被测轴承的寿命和性能好坏。轴承在设计就必须安排进行轴承，因为没有轴承实验，轴承的效果便不得而知。目前市面上的滚动轴承试验台不能完整地模拟出装备了陶瓷球轴承的电主轴的工作环境和实际工作情况。除此之外，目前进行的电主轴-轴承测试试验一般都是在电主轴空载下进行的，虽然这种方法简单易操作，但它也存在着弊端，比如很难反映电主轴的实际工作环境，也无法模拟实际电主轴在运行过程中所收到的轴向载荷和径向载荷，因此其数值的说服力不高。鉴于此，设计并制造出一种可以能模拟出一般情况下电主轴的实际工况的试验台，并且能够配合测试软件进行详尽的数据采集和精密的数据分析就变得格外重要。,根据电主轴轴承实际工况和运转特点，研制一台功能多样、集机械和电子于一体的主轴-轴承试验台，并在该试验台上进行电主轴轴承的性能试验研究。完成针对轴承特性所做的实验,2,试验台的总体设计,试验台的总体设计,试验台的总体要求,试验系统的总体要求,根据电主轴-轴承系统实际工况和运转特点，本文制定的电主轴-轴承特性试验台的设计要求如下：1.装配有轴向预加载系统，加载方式为机械加载；2.径向加载系统为液压加载；3.试验测控方式为手动控制，计算机负责进行采样处理和数据分析；4.试件应拆装简单，操作方便。,通过调查研究目前市面上的滚动轴承试验台的基本数据，再结合所学知识，如滚动轴承技术，信号处理技术等，制定除了试验系统应满足功能要求如下：（2）可以通过手动设定相关参数，还可以保存为报表的形式；（3）可以直观的看到实时的动态的各项数据，例如转速，载荷等重要数据，还可以对数据进行时频域分析，最后可以从程序中直接保存。打印出来。,试验台的总体设计,试验台的方案设计,3,3,试验台的结构设计,试验台的结构设计,试验台的总体结构设计,试验台的结构设计,轴系结构的设计,轴系的支撑设计轴系的平稳运行对整个试验有着重要的意义，所以本文这部分将选择如何完成对轴系的支撑，以保证试验的平稳进行，以及数据的可靠合理。通过所学习的知识可以知道，轴系的结构多采用悬臂式或者对称式。,对比两种支撑结构的优缺点之后，本论文决定在轴系中选用对称式支撑结构，因为该结构刚度高，性变小，尤其是本次试验实在高速的情况下完成的，选用对称式结构安全可靠，得出的数据也更有说服力。,悬臂式,对称式,试验台的结构设计,动力系统的设计,动力系统是驱动整个试验台运转的装置，电机和传动装置选择的是否合理，将影响到整个试验能否达到预期要求。根据电主轴-轴承系统的工作特点与实际工况，联系总体的设计要求，本论文采用Y160L-2三相异步电动机，额定功率为18.5KW，满载转速3000r/min。本次试验台因为要求高度同心度，所以采用的联轴器要求同心度高，所以采用了GY型刚性联轴器，它的优点是结构简单，制造成本低，装拆和维护均较简单，能保证两轴有较高的对中性，传递转矩较大，应用较广，但不能消除冲击和由于两轴的不对中而引起的不良后果。,试验台的结构设计,加载系统的设计,本文选用的加载方式为液压加载，其具体优点有：（1）因为液压设备多数都是靠软管相连接的，因此整个加载设备可以灵活地摆放位置，更加方便，也节省了空间。在这点上，机械加载是做不到的。（2）液压加载组件的零件都是中空的，供液压油流过，阀类零件甚至可以用塑料的产品，这就有了第二个优点：重量轻。可以很快地实现搬运与转移，为试验提供了方便。电加载需要大量的电磁或电动设备，十分笨拙（3）液压系统最主要的特点还是其快速的响应能力，启停的控制十分便捷，加载的载荷能立刻施加的位，而且液压加载的性质决定了它可以胜任无级变速。（4）通过装在溢流阀，系统能够轻松的实现过载保护，保护了整个系统的安全运行。综合对比以上三种加载组件的优劣，本论文最后还是决定选择用液压加载的方式来作为加载部分。,加载组件是由轴向加载组件、径向加载组件和预加载组件组成的。径向加载组件是这三个组成部分中最有典型意义的，它的结构如图3-12所示。它的油缸是由端盖和轴系压盖组合代替的，活塞的往复运动是依靠油压的推送来完成的，推送是间接完成的，因为油压需要通过橡胶垫。为了减小可以预见的由活塞往复运动所带来的摩擦，在活塞和压盖之间装了一个小铜套，为了排除在安装或者拆卸过程中跑人的空气，在端盖上打了一个排气孔出来，方便排气。,3,4,主轴-轴承特性分析系统程序设计,主轴-轴承特性分析系统程序设计,采集卡、传感器的选用,转速传感器：在分析过这三种不同类型的转速传感器的优点和缺点之后，本论文选择使用磁电式的测量方法。即通过在主轴的尾部插入霍尔元件传感器，且将两个磁块均匀的粘贴在主轴尾部两端，通过转动时电磁的变化获得一个脉冲信号，通过将其转换为电压信号完成对转速的测量。温度传感器：因为本次研究主要是要测量轴承温度，因此不仅需要精准的测量，更需要明显地表现出轴承温度的细微变化，这就需要传感器的响应特别快，同时传感器本身也要尽可能的小尽可能的请。权衡之后本论文选了则Pt100铂电阻一体化的温度传感器。压力传感器：应变式压力传感器相比于压电式传感器而言，能够适应静态和动态两种情况下的测量，不仅速度高而且灵敏度高，应用比较广泛。振动传感器：通过参考市面上的加速度传感器的性能以及价格，本次试验本论文选择使用ZC-1型压电式加速度传感器。选择它的主要原因是因为他的灵敏度高，性能稳定。而且他能测的环境非常多。数据采集卡：数据采集卡是将多种交/直流转换器还有采集/保持器等多种元件机场到一起的一种计算机接口。,主轴-轴承特性分析系统程序设计,传感器大致分布图,主轴-轴承特性分析系统程序设计,主页模块,主页面及其条件框体如右图所示，当前面板中的按钮“数据采集”的值发生改变时（即按钮被触发），事件结构框（1）开始运行，系统自动搜寻子VI程序“数据采集”，并且运行该子程序。通过设置不同的按钮，在主页模块上完成了与其他子VI的事件框体联接，这样就可以随时点击进入其他程序进行相关运算和运行了。,主轴-轴承特性分析系统程序设计,参数设定模块和数据采集模块,参数设定模块,数据采集模块,主轴-轴承特性分析系统程序设计,数据分析模块,主轴-轴承特性分析系统程序设计,实际测试截图,主轴-轴承特性分析系统程序设计,动态展示（无模拟信号）,主轴-轴承特性分析系统程序设计,设计成果展示,3,5,谢谢,试验台的结构设计,轴系结构的校核,主轴对本试验能否顺利进行起到了非常重要的作用，轴承试验的成败都由其工作性能的好