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电主轴内部各系统简介
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电主轴内部各系统简介
官方公共微信NC机床磁悬浮电主轴控制系统研究--《大连交通大学》2006年硕士论文
NC机床磁悬浮电主轴控制系统研究
【摘要】：目前NC机床正向高速度、高精度、高效率及高度自动化方向发展，主轴系统高速化是数控机床高速加工的主要标志，主轴支承技术则是其关键技术之一。与传统轴承相比，磁悬浮轴承具有无接触、无摩擦、无污染、精度高及悬浮可靠等优点，因而在NC机床上受到广泛的应用。
本文详细介绍了磁悬浮轴承的工作原理及其系统基本组成，在分析磁悬浮轴承中磁场以及电磁力的基础上，建立了磁悬浮轴承系统转子的轴向单自由度和径向四自由度数学模型，为磁悬浮轴承控制系统的设计奠定了理论基础。
控制器是磁悬浮轴承系统中关键组成部分，由于磁悬浮轴承具有非线性和参数不确定性，不能获得其精准数学模型，应用常规PID控制器往往不能达到理想的控制效果。文中讨论了BP(Back Propagation)神经网络控制在磁悬浮轴承中应用的相关理论问题，并分别建立了传统PID控制算法和基于BP神经网络的磁悬浮轴承控制算法及控制结构，利用MATLAB对两种控制方法进行了仿真。
文中还讨论了DSP(Digital Signal Processing)控制器外围电路设计和控制算法的软件实现，并且给出各主要程序模块及软件设计流程图。
最后，阐述了磁悬浮径向轴承和磁悬浮轴向轴承的结构参数设计过程，并以径向轴承为例在保证最大承载力的条件下，以轴承和线圈重量最小为优化目标，建立了磁悬浮径向轴承优化模型。借助MATLAB，用复合形法实现了对径向轴承系统参数优化设计。
【关键词】：
【学位授予单位】：大连交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：TG659【目录】：
第一章 绪论8-22
1.1 NC机床主轴系统概述8-9
1.2 NC机床电主轴概述9-13
1.2.1 电主轴概述9-11
1.2.2 电主轴关键支承技术11-12
1.2.3 电主轴缺点12-13
1.3 磁悬浮轴承电主轴技术概述13-18
1.3.1 磁悬浮轴承特点13-14
1.3.2 磁悬浮轴承研究进展及研究现状14-16
1.3.3 磁悬浮轴承在电主轴中的应用16-17
1.3.2 磁悬浮轴承发展趋势17-18
1.4 磁悬浮轴承控制技术18-19
1.5 课题研究意义及内容安排19-22
1.5.1 研究意义19-20
1.5.2 内容安排20-22
第二章 磁悬浮轴承工作原理及数学模型22-36
2.1 磁悬浮轴承工作原理及其系统组成22-25
2.1.1 工作原理22-23
2.1.2 系统组成23-25
2.2 磁悬浮轴承数学模型25-35
2.2.1 电磁力分析25-28
2.2.2 单自由度磁悬浮轴承数学模型28-31
2.2.3 四自由度磁悬浮轴承数学模型31-35
本章小结35-36
第三章 磁悬浮轴承控制器研究与仿真36-53
3.1 PID控制器原理36-43
3.1.1 PID控制规律36-38
3.1.2 PD控制器设计38-40
3.1.3 PID控制器设计40-41
3.1.4 PID控制器仿真41-43
3.2 常规PID算法的不足43-44
3.3 基于BP神经网络PID控制器研究与仿真44-52
3.3.1 BP神经网络基本思想44-46
3.3.2 基于BP网络的PID结构形式及控制算法46-51
3.3.3 基于BP网络的磁悬浮轴承仿真51-52
本章小结52-53
第四章 基于DSP磁悬浮轴承控制系统研究53-66
4.1 TMS320LF2407A特点和资源53-56
4.2 磁悬浮轴承控制系统的硬件构成56-61
4.2.1 光电耦合隔离电路设计56-57
4.2.2 时钟电路57-58
4.2.3 JTAG接口58-59
4.2.4 电源电路设计59-61
4.3 DSP控制系统软件实现61-65
4.3.1 系统软件实现61-62
4.3.2 系统初始化62-65
本章小结65-66
第五章 磁悬浮轴承结构设计66-84
5.1 径向轴承结构设计66-75
5.1.1 径向轴承结构形式66-67
5.1.2 定子结构参数设计67-72
5.1.3 温升计算72-75
5.2 轴向轴承设计与计算75-78
5.3 磁悬浮轴承结构参数优化设计78-83
5.3.1 磁悬浮径向轴承优化数学模型建立78-79
5.3.2 优化模型79-80
5.3.3 优化方法80-83
本章小结83-84
参考文献85-89
攻读学位期间发表学术论文89-90
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【引证文献】
中国期刊全文数据库
潘建新;周志雄;;[J];微特电机;2012年11期
【参考文献】
中国期刊全文数据库
高建臣，吴平东;[J];微计算机信息;1996年03期
蒋启龙,张昆仑,连级三;[J];西南交通大学学报;1999年04期
戴云,杨静,张华容;[J];自动化技术与应用;2001年06期
曹建荣,虞烈,谢友柏;[J];中国电机工程学报;2001年09期
张伯霖，张志润，肖曙红;[J];中国机械工程;1996年05期
王玉金,赵韩,罗继伟;[J];制造技术与机床;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库
吴青;李曙俏;代琳;安璐;;[J];徐州工程学院学报(自然科学版);2011年02期
曾培;[J];排灌机械;2000年05期
谭延良,郭怡倩;[J];排灌机械;2001年05期
杨鹏,纪晓华,史旺旺;[J];排灌机械;2001年06期
陈虹,刘正意,史旺旺;[J];排灌机械;2003年05期
肖正安;;[J];湖北第二师范学院学报;2011年02期
徐晋,綦振法;[J];情报科学;2004年02期
王华玉;;[J];情报探索;2010年08期
孙雷;;[J];情报探索;2012年04期
孟庆德;张缨;蔡凌;董明;;[J];指挥控制与仿真;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库
龙威;袁锐波;曾浩;张宗成;;[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
王国庆;李国福;李旭渊;;[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集（上）[C];2011年
吴敏;徐辰华;;[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
王雷;朱熀秋;陈艳;;[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
修杰;夏长亮;;[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
乔美英;兰建义;;[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
董云云;王中华;冯志全;程金;;[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
宋绍剑;李劲芝;林小峰;;[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
李俊丽;张光辉;祝晓红;;[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
张涛;倪伟;叶小婷;;[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库
戴运桃;[D];哈尔滨工程大学;2010年
王龙金;[D];哈尔滨工程大学;2009年
冷欣;[D];哈尔滨工程大学;2009年
贺克羽;[D];哈尔滨工程大学;2009年
张进;[D];中国海洋大学;2009年
李鑫;[D];合肥工业大学;2010年
汪木兰;[D];合肥工业大学;2010年
邵宗凯;[D];华中科技大学;2010年
陈宇;[D];哈尔滨理工大学;2010年
曾智刚;[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库
冯小冬;[D];南京医科大学;2010年
汪步云;[D];安徽工程大学;2010年
邵建桥;[D];山东科技大学;2010年
李鹏;[D];山东科技大学;2010年
岳光亮;[D];山东科技大学;2010年
王永;[D];山东科技大学;2010年
高丽丽;[D];山东科技大学;2010年
孙晓红;[D];山东科技大学;2010年
于振涛;[D];山东科技大学;2010年
马秋环;[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
汪希平,崔卫东;[J];上海大学学报(自然科学版);1998年01期
刘金凌;王先逵;冯之敬;;[J];微特电机;1993年04期
曹建荣,虞烈,谢友柏;[J];西安交通大学学报;1999年12期
汪希平，袁崇军，谢友柏;[J];西安交通大学学报;1995年12期
袁崇军,王海英,谢友柏;[J];西安交通大学学报;1996年03期
陈立群,张钢,谢友柏;[J];西北轻工业学院学报;1998年02期
王耀南，童调生，蔡自兴;[J];信息与控制;1994年03期
汪希平,万金贵;[J];仪器仪表学报;1998年06期
徐建康,谢友柏,毛军红;[J];应用力学学报;1991年01期
汪希平,张直明,于良,万金贵;[J];应用力学学报;2000年03期
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京公网安备74号磁悬浮轴承技术在电主轴中的应用
一、电主轴与高速加工数控机床正在朝着高速度、高精度、高效、高智能化的方向发展。高速加工(HSC)使加工时间大幅度缩短,加工表面质量高,零件重复性好,零件变形小,基本不产生热量,可以加工很薄的零件等,诸多优点越来越突出。高速加工需要主轴部件提供高转速,限制主轴部件高转速的两个主要因素是:动力驱动问题和轴承支承问题。机床主轴的动力驱动问题随着电主轴的问世得到解决。电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与电动机融为一体的新技术,电动机的转子即为主轴的旋转部分,理论上可以把电主轴看作一台高速电动机,其关键技术是高速度下的动平衡。电主轴实现了动力源对主轴的直接驱动,所以电主轴以高速见长,尤其适合每分钟一万转以上至十几万转(有时甚至三十多万转)的场合。电主轴单元已成为最能适宜上述高性能工况的数控机床核心功能部件之一。尤其是在多轴联动、多面体加工、并联机床、复合加工机床等诸多先进产品中是其他类型主轴单元不能替代的。二、电主轴的转速与寿...&
(本文共3页)
权威出处：
0概述随着航天航空、武器装备等高新技术的进步,以及机械、电子和通讯产品向着微型化方向的发展,对加工机器和测量仪器的精度要求越来越高,产生了超精密加工技术。超精密切削和磨削是超精密加工的重要手段,实现工具是超精密机床,而机床关键部件———主轴轴承则对电主轴的动态性能起到决定性作用。气体静压轴承是一种随着高科技出现而发展起来的先进实用技术,它特征鲜明,“运转轻快、洁净、平滑、耐高低温”,保证了非常高的回转精度、良好的热动态性能以及很长的使用寿命,因此成为精密和超精密加工机床电主轴的主要选择。1气体静压轴承1.1工作原理气体静压轴承是滑动轴承形式当中的一种,其结构和工作原理与液体滑动轴承类似,不同的是采用气体(多为空气)作为润滑介质。当外部压缩气体通过节流器进入轴承间隙时,就会在间隙中形成一层具有一定承载能力和刚度的润滑气膜,依靠该气膜的润滑支承作用将轴浮起在轴承中。对于气体静压轴承,采用外压供气是其基本工作方式,节流器是其结构的关键...&
(本文共4页)
权威出处：
磁悬浮轴承(Magnetic Bearing,简称MB)是利用磁力将转子悬浮于空间,使转子和定子之间实现无接触支承的一种新型高性能轴承。由于磁悬浮轴承转子和定子之间没有机械接触,具有众多优点：转子、定子间无摩擦,正常运转时可不考虑磨耗问题,因而主轴寿命长,易维护；振动噪声小；可实现高速旋转；能耗低；无需润滑,无油污染,可在真空中,无尘室内,高温、低温、特殊气体中,甚至人体内等特殊环境中使用；通过控制器对电磁力予以调节,即支承刚度阻尼可调,因而可对转子实施主动控制,进行不平衡补偿,温升补偿等,有利于提高转子的动态性能。因为磁悬浮轴承具有以上优点,目前被应用于旋转机械、透平设备、心脏泵和转子飞轮等各个领域。作为电气、控制与机械综合的一项高新技术,磁悬浮轴承中控制系统的设计是一项关键技术。优良的控制系统可使磁悬浮轴承具有强大的功能,但另一方面,控制系统的设计也是一项颇具挑战性的工作。本课题的研究目的是,在高转速、高刚度、高精度的工业磨...&
(本文共132页)
权威出处：
高速、高精度电主轴是高速加工机床中的核心功能部件。如附图所示,它将机床主轴的高精度与高速电动机的电磁功能有机地结合在一起,省去复杂的中间传动环节,具有调速范围广、振动噪声小,便于控制,能实现准停、准速、准位等功能,不仅拥有极高的生产效率,而且能显著地提高零件的表面质量和加工精度。在机械制造业不断向高速、高精度、高智能化发展的今天,高速高精度电主轴的发展,已成为国内外技术竞争的焦点和热点之一。洛阳轴研科技股份有限公司电主轴群图高速、高精度电主轴起源于内表面磨削行业。以内表面磨加工为主导的轴承制造业对此需求较为迫切。多年来,经过有关工程技术人员坚持不懈地努力,先后开发出多代用于内表面磨削的电主轴,以及用于高速电主轴的油气润滑装置和配套的中频变频器。同时开发出多代用于内表面磨削的高速磨具,使零件内表面磨削线速度由35m/s提升到75m/s。20世纪60年代我国电主轴行业处于萌芽期,主要仿制欧美及前苏联样机。1958年由洛阳轴承所和哈尔...&
(本文共2页)
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我公司批量生产大小规格不等的电主轴产品,作为电主轴的关键部件———转子(见图1),在精磨加工前,由于转子前端已淬火,并且预加工量小,因此,需要用线切割切割两对称扁。原来在线切割机床上,每次只能装夹一个转子进行切割,效率极低,影响生产进度,严重时不能按时给客户交货,为此,我们设计了一套工装。工装结构如图2。图1工装结构示意图1·工装的制造立板的制造是关键,立板材料为HT200,时效处理时,...&
(本文共1页)
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为了提高砂轮的线速度,实现高速精密磨削加工,对砂轮驱动和轴承转速要求很高。电主轴单元采用内装式电动机直接驱动主轴。电主轴单元具有刚性好、旋转精度高、温升小、稳定性好、功耗低和寿命长等优点,在高速精密磨床上具有广泛的应用前景。电主轴的转速一般在10000r/m in以上,有的甚至高达6r/m in,所以砂轮—主轴系统即便有很小的不平衡量,也会产生非常大的离心力,造成机床剧烈振动,影响加工精度和表面质量,甚至损坏砂轮及主轴。因此对砂轮—主轴系统动态特性及动平衡技术的研究越来越受到重视。一、振动测试系统1.主轴横向进给伺服刚度的调节本磨削系统的高速电主轴是安装在直线电机的转子之上的,通过PM A C(可编程多轴控制器)控制直线电机带动电主轴实现高频往复运动,从而实现非圆截面的精密加工。直线电机初、次级之间的间隙一般比旋转电机的气隙大2～3倍,且并非一个封闭的整体,其间存在很大的吸引力,这对直线电机控制系统要求很高...&
(本文共3页)
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高速切削的目的是提高生产率,这就要求在短时间内实现高转速的速度变化,也就要求传动系统的转动惯量做到最小,主传动链的长度缩短为零[1]。因此高速、高精度加工机床的主轴应采用电主轴。对于国内拥有训练有素的设计队伍、精良的设备、超净主轴部件装配的恒温车间和经验丰富、熟练掌握装配技能的工人队伍的厂家,可以走从专业厂家采购电主轴转子、定子及其驱动等来自行设计电主轴组件和生产电主轴的路子。通过研究电主轴的装配工艺,走出一条适合工厂实际的电主轴生产之路。1电主轴单元的结构卧式车削中心的主轴单元,要满足大功率高转速的要求[2],主轴的转速需要达到5000r/min,同时对扭矩还有一定要求。沈阳第一机床厂生产的卧式车削中心,电主轴单元采用购买散件自行装配的方式解决,电主轴的轴承采用了日本NSK精密主轴轴承,前轴承为一个双列圆锥滚子轴承和一对向心推力角接触球轴承,后轴承为一个双列圆锥滚子轴承。电主轴的转子处在前后轴承的中间,热装冷却后,由转子和主轴...&
(本文共3页)
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