成果名称: | 精密球轴承高速电主轴技术研究与应用 |
完成单位: | 广东省科学院智能制造研究所,广州市昊志机电股份有限公司 |
主要人员: | 石卫卫,任国强,吴智恒,郭伟科,朱胜利,赖燕根,刘连志,廖菲,单杰,王锐,黄栋,张翰乾,陈敏,杨卫东 |
介绍: | 1.课题来源:广东省省级科技计划项目工业高新技术领域计划,项目编号:2015A010104007。课题背景:高速电主轴是高速数控机床的核心部件。球轴承电主轴因精度高、承载能力强、高速性能好、结构简单紧凑等优点,在高速电主轴的支撑中广泛的应用。其技术难点在于提高精度、寿命和可靠性。目前我国在精密球轴承高速电主轴领域与发达国家差距较大,主要体现在主轴精度寿命有限,技术储备不足和人才匮乏,缺少系统化技术开发和设计制造能力。本项目精密球轴承高速电主轴技术的研究与应用对提高我国电主轴的技术开发与设计具有重要意义。 2.技术原理及性能指标:1)基于失效模式与后果分析法,对电主轴进行了系统划分,分析电主轴常见故障模式及原因。2)采用有限元法对电主轴转子系统进行模态响应分析和动力学响应特性分析,得出了电主轴转子系统的固有频率和振型。3)项目对电动机气隙结构空气摩擦损耗进行了数值模拟研究,分析结果为电主轴高效电机的设计提供了理论依据。4)通过对高速电主轴进行不平衡计算,对电主轴设计结构、零件加工过程、装配过程、电机转子等方面进行动平衡设计,改善了电主轴振动噪音问题。5)对高效电机进行了电磁场有限元仿真,得到其电磁场分布,发现径向电磁力是高速电动机转轴产生弯曲振动从而缩短疲劳寿命的主要原因。6)项目在Fluent中对电主轴进行流固传热耦合分析,在Workbench平台上对电主轴进行变形分析及应力分析研究,并将变形量和应力分析结果作为目标函数对其进行优化求解。7)电主轴可靠性实验得到影响轴承寿命的4因素的重要性:预紧力>轴承型号>轴承个数>安装过盈量。 3.技术的创造性及先进性:1)开展转轴高速动态模拟性研究,通过有限元的方法,实现多场耦合,深入研究大功率、高速电主轴振动、噪声的产生机理、影响因素、控制策略及优化方法。2)电机设计方面建立电机电磁场数学模型,降低电机的发热量;主轴的冷却方面设计优化主轴冷却水道,对电机、前后轴承进行单独的冷却;主轴结构方面进行优化设计,使转轴的大部分热伸张作用于主轴后端。3)主轴前端密封结构采用高性能腔体式轴端气封结构,可以使气流流向分散均匀,同等条件下气流量可提高至1.2 倍。4)主轴零件结构的优化设计分析,设计合理的配合尺寸及装配工艺,使主轴不会产生大的偏离。5)研制电主轴的后轴承采用轴承浮动结构,利用碟形弹簧间接预紧的方式对轴承进行预紧,提升轴承刚度,保证电主轴的加工精度。 4.技术的成熟度,适用范围和安全性:研发技术成熟,拥有自主知识产权的精密球轴承高速电主轴的研发、制造和产业化,形成批量生产的能力。 5.应用情况及存在的问题:无。 6.历年获奖情况:无。 |
批准登记号: | |
登记日期: | 2024-10-09 |
研究起止时间: | 2015-09-01至2017-08-31 |
所属行业: | 制造业 |
所属高新技术类别: | 先进制造 |
评价单位名称: | 广东省科学技术厅 |
评价日期: | 2022-07-08 |