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拍振_磁悬浮轴承磨床电主轴中拍振现象的分析

第42卷Vol.42第3期No.3山东大学学报(工学版)

JOURNALOFSHANDONGUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCE)

DOI:10.6040/j.issn.1672-3961.2012.03.022

2012年6月Jun.2012

3961(2012)03-0133-05文章编号:1672-

磁悬浮轴承磨床电主轴中拍振现象的分析

1121

卞斌,刘淑琴,贺思艳,李德广

(1.山东大学电气工程学院,山东济南250061;2.山东电子职业技术学院自动化工程系,山东济南250200)

摘要:为减小拍振现象对高速精密磨床电主轴加工精度的影响,利用磁悬浮轴承自身的传感器及数字信号处理部

件,在不外加其他设备的情况下对电主轴中的拍振进行了观察实测。通过时域、频域分析以及小波变换,提取振动信号的特征,经分析发现拍振现象是由转子机械不平衡以及转子动态偏心共同引起的。在磁悬浮轴承电主轴拍振机理的分析基础上,通过磁悬浮轴承系统的主动控制调节主轴动态特性,有针对性地对拍振现象进行抑制,可以有效改善高速精密磨床磁悬浮电主轴系统的稳定性和精密度。关键词:拍振;磁悬浮轴承;电主轴;小波分析;主动控制中图分类号:TH133.3;TP13

文献标志码:A

AnalysisofbeatvibrationphenomenonintheAMBspindle

BIANBin1,LIUShu-qin1,HESi-yan2,LIDe-guang1

(1.SchoolofElectricalEngineering,ShandongUniversity,Jinan250061,China;

2.DepartmentofAutomationEngineering,ShandongCollegeofElectronicTechndogy,Jinan250200,China)Abstract:Inordertoreducetheeffectofthebeatvibrationphenomenononthemachiningaccuracyofthehigh-speed

precisiongrinderactivemagneticbearingspindle,itsownsensoranddigitalsignalprocessingcomponentsofthemag-neticbearingwereusedtoobserveandmeasurethebeatvibrationwithoutotherequipmentbeingattached.Timedomainanalysis,frequencydomainanalysisandwavelettransformwereappliedtoextractthecharacteristicsofthevibrationsig-nal.Theanalysisshowedthatthebeatvibrationphenomenonwascausedbyrotormechanicalimbalanceandtherotordynamiceccentricity.Basedonthemechanismanalysisofthebeatvibrationinthemagneticbearingelectricspindle,theactivecontrolcouldbeusedtoadjustthespindledynamiccharacteristics,andthereforetorealizethesuppressionofbeatvibrationphenomenon,thestabilityandprecisionofthemagneticlevitationhigh-speedprecisiongrinderspindlesystem

couldbeeffectivelyimproved.

Keywords:beatvibration;magneticbearing;spindle;waveletanalysis;activecontrol

0引言

磁悬浮轴承是一种新型高性能轴承,利用可控

1]研究了压缩机组中的拍振现象,起故障。文献[

对信号进行了实测分析,确定了拍振故障的报警限2]3]值;文献[和文献[对异步电动机中的拍振现象

4]研究了航空发动机中拍进行了分析研究;文献[

振产生的机理和特征。时域分析和频谱分析是解释[8-9],拍振信号的两种常用方法小波变换具有高低频分离的特点,可在不丢失原信号重要信息成分的

前提下,突出信号的重要特征,在振动信号分析中也得到了越来越广泛的应用

[10]

电磁力对铁磁材料的吸引实现对转子的无接触支承,可以实现高速旋转。磁悬浮轴承应用于高速精密磨床电主轴,可以提高磨削加工精度和效率。

拍振是一种特殊的振动,在回转机械的工作中经常会碰到

[1-7]

,其现象为振幅随时间做周期性缓

。磁悬浮轴承消除了

慢变化的振动。拍振会导致设备寿命缩短,甚至引

12-30收稿日期:2011-

旋转部件与支撑机构之间的机械摩擦,但在这种新

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50775129);山东省自然科学基金资助项目(Y2008F44);山东省博士后创新基金资助项目(200803002)mail:bianbin@mail.sdu.edu.cn作者简介:卞斌(1984-),男,河南新乡人,博士研究生,主要研究方向为磁悬浮轴承系统在工业中的应用.E-

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