第27卷第2期 2014年3月
文章编号：10026673（2014）0210504
机电产品开发与制新
Develepment & Innowatiee ef Machinery & Electrical Products
关于轴承预紧力对轴系性能影响的仿真分析
李颂华，冯明昊
（沈阳建筑大学交通与机械工程学院，辽宁沈阳110168)
Vol.27,No.2 Mar.,2014
摘要：高性能电主轴包括电机驱动与控制系统、主轴轴承系统、润滑与冷卸系统、轴承预紫系统等多种重
要部件，其中轴承预紧力技术是电主轴的关键技术之一。论文对不同预紧力下的主轴轴承刚度进行了理论计算，并对不同轴承预紧力下的主轴轴承系统进行了模态和谱响应分析。结果表明：随着轴承预紧力的增加，轴承刚度逐渐增大，轴系国有频率逐渐增大，主轴前端和后端径向响应位移逐渐减小，主轴中间径向响应位移则逐渐增大。
关键调：轴承预案力；电主轴；围有频率；谱响应
中图分类号：TP391.9；TH-39
Adoi:10.3969/j.issn.10026673.2014.02.041
文献标识码：A
Simulation Analysis on Performance Impact of Bearing Preload to the Spindle
LI SongHua, FENG MingHao
(School of Traffic and Mechanical Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang Liaoning 110168, China)
Abstract: Highperformance motorized spindle has many important components, such as motor drive and control system, spindlebearing system, lubrication and cooling systems, bearing preload system, in which bearing preload is one of the key technologies, In the article, the rigidity of spindle bearings is calculated in the different preload, the modal and harmonic analysis of spindlebearing system are finished in the different preload. The resuls show that, with the bearing preload increasing, the bearing rigidity increase, the natural frequency of spindle is also gradually increasing, the radial response displacement of spindle front and rear decrease, and the radial response displacement of the inter-mediate spindle gradually increase
Key words: bearing preload; motorized spindle; natural frequency; harmonic response
0引言
主轴系统是机床的核心功能部件之一。对主轴轴承施加预紧力不仅能够消除轴承的轴向间隙，降低振动噪声，提高支承体旋转精度，控制滚动体的自旋滑动，减少滚动体的公转打滑，进而提高轴系刚度，降低轴系振动，而且还能够提高主辅系统的临界转速和机床的加工精度。然面，轴承预紧力施加的太大就会加剧轴承发热，降低轴承的使用寿命并引起主轴温升和热变形的增大，尤其是在主轴高速旋转时这种状况会更加明显；轴
修稿日期：2014-01-16
基金项目：国家自然科学基金(51375317)；辽宁省教育厅优秀人才项目（LJQ2011058）
作者简介：李项华(1977-)，男，沈阳人,博士生，制教投。研究方向：高速精密全陶瓷电主轴单元的设计与开发。获国家发明专利三项，实用专利三项。出版学术著作一部，在国内外重要期刊上发表论文四十余篇，其中被SCI收录五篇、EI收录十三篇；冯明昊(1988-)，男，衡水人，硕士研究生，学生；研究方向：高速主轴
轴承预紧力智能调控的关键技术。已发表论文三篇。万方数据
承预紧力施加的太小又不能充分发挥主轴系统的潜能门。因此，关于轴承预紧力的研究对提高主轴系统的综合性能具有重要意义。
本文对不同预紧力下的轴承刚度进行了理论计算，并
对不同预紧力下的主轴轴承系统进行了模态和谱响应分析。 1轴承刚度的理论计算
根据机床的不同类型，高速主轴轴承具有多种配置方式，实验室对原有磨削电主轴进行了轴承预紧力施加改造，如图1所示。主轴前后端各配置一个轴承，采用背对背配置方式。使用压电陶瓷微位移驱动器对轴承施
前端锁紫综号前端
套环1
套环2
应变片压电陶瓷
套环3后端锁紧螺母
生控制线后端
图1电主轴轴承预紧力施加结构图
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