高速角接触球轴承静动态参数性能分析
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摘要
高速电主轴近年来发展迅速,使用要求越来越高。角接触球轴承的参数性能对电主轴性能的影响至关重要,对电主轴的设计研究很有意义。角接触球轴承的速度、刚性和疲劳寿命是使用者最关心的参数,而这些参数又受到很多因素的影响。本文以主轴轴承的静动态方程为基础建立分析模型,从数值分析的角度全面分析静动态角接触球轴承的主要参数,并用VC++编制了参数计算分析程序。
本文在拟静力学轴承理论的基础上,应用梁杆结构理论和有限单元理论分析了主轴—轴承系统的固有频率和临界转速,应用Hertz接触理论和“套圈控制”理论建立了角接触球轴承静动态参数分析模型,运用数值分析方法处理非线性方程组,对轴承静动态参数进行了分析求解。在此基础上,本文详细讨论了轴承的刚度和疲劳寿命的影响因素。
除此之外,本文介绍了主轴轴承的安装配置和预紧方式,并讨论了不同安装和预紧方式对轴承参数性能的影响。在定位预紧下,主轴轴承动态旋转时会出现预紧力变化和滚动体变形情况,本文对此做了详细说明,并提出了相应的求解方法。
高速角接触球轴承的参数性能对主轴性能十分重要,本文从几个主要方面讨论了这些参数性能的影响因素,对主轴轴承的设计分析计算有一定的借鉴意义。
With the development of the High-speed motorized spindle system, the technical requirement is higher than before. The parameters performance of angular-contact ball bearing is important to motorized spindle system and its designing and research. Speed, stiffness and fatigue life are the main parameters of angular contact ball bearing to user's consideration, which are affected by many other factors. This paper has established the analysis model based on static and dynamic equations of shaft-spindle system, analyzed the main parameters of angular contact ball bearing from the angle of numerical analysis, given a program about parameters analysis in VC++.
This paper based on quasistatic bearing theory, working out the free-frequency and critical speed of spindle-bearing system with beam-rod structure theory and FEM, establishing the analysis model through the Hertz contact theory and Ferrule-Control theory of Jones, giving the solution of the non-linear equations. Additionally, we give the factors about influence to stiffness and fatigue life in detail.
This paper has introduced the different manners of mount and preload of bearing and given the discussion about the influence of diverse mount and preload styles to the parameters performance of bearing. In the dynamic situation of localization preloaded bearing, preload will be changed and the rolling elements will have deformation, which be illustrated particularly with its solution method.
The parameters performance of High-speed angular contact ball bearing is significant to spindle's performance. This paper has given the influence factors to the parameters, which are useful to designing of spindle bearing.
本文在拟静力学轴承理论的基础上,应用梁杆结构理论和有限单元理论分析了主轴—轴承系统的固有频率和临界转速,应用Hertz接触理论和“套圈控制”理论建立了角接触球轴承静动态参数分析模型,运用数值分析方法处理非线性方程组,对轴承静动态参数进行了分析求解。在此基础上,本文详细讨论了轴承的刚度和疲劳寿命的影响因素。
除此之外,本文介绍了主轴轴承的安装配置和预紧方式,并讨论了不同安装和预紧方式对轴承参数性能的影响。在定位预紧下,主轴轴承动态旋转时会出现预紧力变化和滚动体变形情况,本文对此做了详细说明,并提出了相应的求解方法。
高速角接触球轴承的参数性能对主轴性能十分重要,本文从几个主要方面讨论了这些参数性能的影响因素,对主轴轴承的设计分析计算有一定的借鉴意义。
With the development of the High-speed motorized spindle system, the technical requirement is higher than before. The parameters performance of angular-contact ball bearing is important to motorized spindle system and its designing and research. Speed, stiffness and fatigue life are the main parameters of angular contact ball bearing to user's consideration, which are affected by many other factors. This paper has established the analysis model based on static and dynamic equations of shaft-spindle system, analyzed the main parameters of angular contact ball bearing from the angle of numerical analysis, given a program about parameters analysis in VC++.
This paper based on quasistatic bearing theory, working out the free-frequency and critical speed of spindle-bearing system with beam-rod structure theory and FEM, establishing the analysis model through the Hertz contact theory and Ferrule-Control theory of Jones, giving the solution of the non-linear equations. Additionally, we give the factors about influence to stiffness and fatigue life in detail.
This paper has introduced the different manners of mount and preload of bearing and given the discussion about the influence of diverse mount and preload styles to the parameters performance of bearing. In the dynamic situation of localization preloaded bearing, preload will be changed and the rolling elements will have deformation, which be illustrated particularly with its solution method.
The parameters performance of High-speed angular contact ball bearing is significant to spindle's performance. This paper has given the influence factors to the parameters, which are useful to designing of spindle bearing.
引文
1.程俊景编译,滚动轴承基础技术发展趋势[J],国外信息.轴承工业动态,2002.No3:18-20
2.张锷,航空发动机高速主轴球轴承分析[D],博士学位论文,北京航空航天大学2000:6-7
3.沈福金编译,电主轴的设计与展望[J],世界制造技术与装备市场(WMEM),2006.No3:86-88
4 严道发,电主轴技术综述[J],机械研究与应用,2006.No6:1-3
5.刘艳华,高速轴系支撑刚度的计算分析与研究[D],硕士学位论文,合肥工业大学,2005:59-61
6.丁长安,滚动轴承-主轴系统静动特性研究[D],硕士学位论文,洛阳工学院,1987:5-18
7.Wan Changsen,Analysis of Rolling Element Bearings[M],London:MECHANICAL ENGINEERING PUBLICATIONS LTD.1991:50-53
8.丁长安,常珺,球轴承基本受载变形特性分析[J],润滑与密封,2006 No8,75-80.
9.丁艳,蒋兴奇等,机床主轴及轴承技术的最新发展趋势[J]。轴承,2006.No4
10.王金凤等,高速加工的发展及其关键技术[J]。郑州航空工业管理学院学报,2002.No6
11.杨柳欣等,高速电主轴的特点及选用[J]。MC现代零部件,2004.No6
12.严道发,电主轴技术综述[J]。机械研究与应用,2006.No6
13.陈燕林,段志善等,高速电主轴技术的研究现状与发展[J],机械研究与应用,2004.No4
14.张丽,高速轴承-主轴系统静动态性能分析及其CAD研究[D],硕士学位论文,合肥工业大学,2004:14-16
15.徐延忠,蒋书运等,高速角接触陶瓷球轴承与钢球轴承动力学特性对比分析[J],精密制造与自动化,2004.No3
16.Ruprecht Sternagel等(德),用陶瓷滚动轴承实现最高生产率[J],国外轴承技术,2003.No3
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18.李松华,高速主轴用陶瓷球轴承的优化设计[J],全国零部件设计与制造会议,2002
19.市川康雄等(日),机床主轴用陶瓷球轴承[J],轴承,1993.No3
20.赵滨海,滚动轴承设计及展望[J],轴承工业动态,2002.No2
21.北村和久(日),陶瓷滚动轴承的性能与应用[J],国外轴承技术,2001.No3
22.丁长安,滚动轴承-主轴系统静动特性研究[D],博士学位论文,西安交通大学,2003:2-6
23.卢刚,浅谈滚动轴承设计制造技术及发展[J],机械研究与应用,2007.No1
24.袁卫,高速主轴角接触球轴承动态特性研究[D],硕士学位论文,湖南大学,2004:8-9
25.浦野宽幸,机床主轴轴承的技术动向[J],国外轴承技术,2006.No1
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