高速精密电主轴转子失衡识别及主动平衡研究

发布时间：2021-04-27 17:57

　　随着“中国制造2025”的提出,智能制造成为当前的研究热点。数控机床是装备制造业的工业母机,高速精密电主轴是高档数控机床的核心部件。然而,在主轴制造、装配和运行过程中,因材质不均、加工装配误差和刀具磨/破损等因素,不可避免地会导致主轴产生质量不平衡问题。电主轴转速高,即便很小的不平衡量也会引起很大的离心力,从而激发系统剧烈振动,因此,对电主轴不平衡振动进行及时诊断和控制对高速高精密机床的发展具有重要意义。本文针对电主轴转子失衡故障展开深入研究,从故障识别和在线主动平衡两个方面较系统地研究了电主轴失衡故障诊治问题,并设计开发了软硬件系统,为电主轴安全运行提供可靠保证。首先,针对电主轴电机、转子和轴承结构,以及冷却、润滑和平衡装置,完成了关键参数设计和部件选型,在此基础上开发了具备多信息监测与分析、自动报警及降速处理等功能的电主轴系统平台,并针对所开发的电主轴系统进行了模态测试试验,为失衡故障识别和主动平衡提供了基础。其次,研究了振动信号FFT分析方法,提出了灰度图像纹理分析、对称极坐标图像纹理分析和EMD-PWVD振动时频图像能量分析新方法,完成了电主轴转子失衡故障特征提取;进一步研究了... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究动态及发展趋势
        1.2.1 转子故障诊断方法
        1.2.2 电主轴故障诊断技术
        1.2.3 电主轴在线主动平衡技术
    1.3 研究内容及总体方案
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 总体方案
2 电主轴选型设计及系统集成
    2.1 电主轴结构及特点
    2.2 电主轴选型设计
    2.3 电主轴系统集成
    2.4 主轴模态测试
    2.5 本章小结
3 电主轴转子失衡故障识别
    3.1 转子失衡故障机理
    3.2 振动信号特征提取
    3.3 振动图像特征提取
        3.3.1 灰度图像纹理分析方法
        3.3.2 对称极坐标图像纹理分析方法
        3.3.3 EMD-PWVD振动时频图像能量分析方法
    3.4 基于图像特征的FCM聚类识别
    3.5 失衡故障识别试验
        3.5.1 振动信号识别试验
        3.5.2 振动图像识别试验
    3.6 本章小结
4 电主轴在线主动平衡装置及系统设计
    4.1 在线主动平衡原理
    4.2 在线主动平衡装置设计
        4.2.1 总体传动方案
        4.2.2 机械结构及参数设计
        4.2.3 平衡能力设计
    4.3 在线主动平衡装置控制研究
    4.4 平衡系统设计及试验
        4.4.1 在线主动平衡方法
        4.4.2 在线主动平衡系统设计
        4.4.3 平衡性能试验
    4.5 本章小结
5 电主轴失衡故障识别与主动平衡软件开发
    5.1 在线主动平衡系统软件开发
        5.1.1 软件方案
        5.1.2 软件开发
    5.2 软件功能验证
    5.3 软件应用验证
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3163909