高速电主轴轴心轨迹的测试与分析

❶ 电涡流传感器做轴心轨迹测量实验数据和电压与线圈移动位移的曲线图!

电涡流传感器的工作原理是通过对处于检测线圈形成的电磁场中的工件及周围空间区域列出麦克斯韦方程及定解条件，然后进行求解，以确定检测线圈的阻抗特性的变化与被检工件受影响因素之间的关系。
电涡流传感器采用的是感应电涡流原理,当带有高频电流的线圈靠近被测金属时,线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属表面上产生感应电流,电磁学上称之为电涡流。电涡流效应与被测金属间的距离及电导率、磁导率、几何尺寸、电流频率等参数有关。
通过电路可将被测金属相对于传感器探头之间距离的变化转化为电压或电流变化。电涡流传感器就是根据对金属物体的位移、振动等参数的测量。
参考资料：

❷ 请教一下大神，ANSYS workbench转子动力学分析时，如何在后处理中提取轴心轨迹

• 转子动力学

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固体力学的分支。 主要研究转子-支承系统在旋转状态下的振动、平衡和稳定性的问题，尤其是研究接近或超过临界转速运转状态下转子的横向振动问题。转子是涡轮机、电机等旋转式机械中的主要旋转部件。

• 中文名

• 转子动力学

• 外文名

• rotor dynamics

目录

• 1介绍

• ▪①临界转速

• ▪②通过临界转速的状态

• ▪③动力响应

• ▪④动平衡

• ▪⑤转子稳定性

介绍

工程界和科学界关心转子振动的历史已有二百多年，1869年英国的W.J.M.兰金关于离心力的论文和 1889年法国的C.G.P.de拉瓦尔关于挠性轴的试验是研究这一问题的先导。随着近代工业的发展，逐渐出现了高速细长转子。由于它们常在挠性状态下工作，所以其振动和稳定性问题就越发重要。转子动力学的研究内容主要有以下5个：

①临界转速

由于制造中的误差，转子各微段的质心一般对回转轴线有微小偏离。转子旋转时，由上述偏离造成的离心力会使转子产生横向振动。这种振动在某些转速上显得异常强烈，这些转速称为临界转速。为确保机器在工作转速范围内不致发生共振，临界转速应适当偏离工作转速例如10%以上。临界转速同转子的弹性和质量分布等因素有关。对于具有有限个集中质量的离散转动系统，临界转速的数目等于集中质量的个数；对于质量连续分布的弹性转动系统，临界转速有无穷多个。计算大型转子支承系统临界转速最常用的数值方法为传递矩阵法。其要点是：先把转子分成若干段，每段左右端4个截面参数（挠度、挠角、弯矩、剪力）之间的关系可用该段的传递矩阵描述。如此递推，可得系统左右两端面的截面参数间的总传递矩阵。再由边界条件和固有振动时有非零解的条件，籍试凑法求得各阶临界转速，并随后求得相应的振型。

②通过临界转速的状态

一般转子都是变速通过临界转速的，故通过临界转速的状态为不平稳状态。它主要在两个方面不同于固定在临界转速上旋转时的平稳状态：一是振幅的极大值比平稳状态的小，且转速变得愈快，振幅的极大值愈小；二是振幅的极大值不像平稳状态那样发生在临界转速上。在不平稳状态下，转子上作用着变频干扰力，给分析带来困难。求解这类问题须用数值计算或非线性振动理论中的渐近方法或用级数展开法。

③动力响应

在转子的设计和运行中，常需知道在工作转速范围内，不平衡和其他激发因素引起的振动有多大，并把它作为转子工作状态优劣的一种度量。计算这个问题多采用从临界转速算法引伸出来的算法。

④动平衡

确定转子转动时转子的质心、中心主惯性轴对旋转轴线的偏离值产生的离心力和离心力偶的位置和大小并加以消除的操作。在进行刚性转子（转速远低于临界转速的转子）动平衡时，各微段的不平衡量引起的离心惯性力系可简化到任选的两个截面上去，在这两个面上作相应的校正（去重或配重）即可完成动平衡。为找到两截面上不平衡量的方位和大小可使用动平衡机。在进行挠性转子（超临界转速工作的转子）动平衡时，主要用振型法和影响系数法。它们是转子动力学研究的重点。

⑤转子稳定性

转子保持无横向振动的正常运转状态的性能。若转子在运动状态下受微扰后能恢复原态，则这一运转状态是稳定的；否则是不稳定的。转子的不稳定通常是指不存在或不考虑周期性干扰下，转子受到微扰后产生强烈横向振动的情况。转子稳定性问题的主要研究对象是油膜轴承。油膜对轴颈的作用力是导致轴颈乃至转子失稳的因素。该作用力可用流体力学的公式求出，也可通过实验得出。一般是通过线性化方法，将作用力表示为轴颈径向位移和径向速度的线性函数，从而求出转子开始进入不稳定状态的转速——门限转速。导致失稳的还有材料的内摩擦和干摩擦，转子的弯曲刚度或质量分布在二正交方向不同，转子与内部流体或与外界流体的相互作用，等等。有些失稳现象的机理尚不清楚。

❸ 蒋书运的主要学术经历

2005.5 - 2006.4 东南大学机械工程系 教授
1999.10－2005.4 东南大学机械工程系 副教授
1997.9 －1999.9 清华大学工程物理系 博士后
1994.3 －1997.6 哈尔滨工业大学动力工程系 博士生
1990.9 －1993.6 哈尔滨工业大学机械工程系 硕士生
主要讲授课程：机械制造工程原理（本科生）新科技英语（本科生）转子动力学（硕士生）现代机械动力学（博士生）高等摩擦学（博士生）
学术兼职
中国振动工程学会机械动力学分会副理事长
中国振动工程学会转子动力学分会理事
全国高校制造技术与机床研究会理事
中国机械工程学会摩擦学分会理事
中国机械工程学会高级会员
中国振动工程学会会员
中国宇航学会会员
“Journal of Journal of Thermal Science and Engineering Applications，Transactions of ASME
“International Journal of Machine tool and Manufacture”
“Journal of Sound and Vibration”
“Mechanical Systems and Signal Processing”
“Mechanism and Machine Theory”
“Tribology Letter”
“Applied Surface Science
“Journal of MaterialsProcessing Technology”
“机械工程学报”
“振动工程学报”
“摩擦学学报”
“太阳能学报”等国内外著名刊物特约审稿人。
“振动、测试与诊断”杂志 常务编委
学术成就、奖励及荣誉：
2009 教育部科技进步二等奖：高速加工机床设计技术与工程应用
2007 中国机械工业科技进步三等奖：高速精密数控无心磨床的开发
2003 东南大学科学技术进步一等奖：机械振动与噪声控制和工程应用研究
2002 江苏省科技进步二等奖：新一代数控高精度内园磨床
2000 国防科学技术奖三等奖：离心机带孔挡板的应力分析
2006 教育部“新世纪优秀青年人才计划”
2006 江苏省“六大人才”高峰（A类）项目资助
2004 江苏省“青蓝工程”高校优秀青年骨干教师奖
主持的科研项目：
国家级项目：
国家自然科学基金项目：带电涡流阻尼器与大承载永磁悬浮轴承的储能飞轮转子动力学研究
国家自然科学基金项目：最佳预紧力电主轴振动控制技术
国家自然科学基金项目：水静压高速电主轴动态特性分析与试验研究
国家自然科学基金项目：飞轮储能系统机电耦合与解耦设计的理论与方法
国家高技术研究计划（863）项目：新型高效飞轮储能关键技术研究
科技部科技人员服务企业行动项目：MKZ84系列数控轧辊磨床的开发及产业化
国家科技重大专项（高档数控机床与基础制造装备）： 新型高效、高速、高刚度、大功率电主轴及驱动装置
国家科技重大专项（极大规模集成电路制造装备及成套工艺）：Φ300mm硅片超精密磨片机的开发
中国博士后科学研究基金：飞轮储能系统机电耦合非线性振动与飞轮本体结构优化设计
省部级项目：
江苏省科技支撑计划项目：Φ300mm大尺寸硅片超精密减薄装置的开发
江苏省自然科学基金项目：高速大功率电主轴的应用基础研究
江苏省高技术研究计划：新一代高速无颤振机床电主轴关键技术研究
江苏省科技攻关项目：高速精密立式加工中心及其核心技术的研究与开发
江苏省科技攻关项目：高速高精度数控无心磨床的开发
江苏省科技攻关项目：YT5140CNC数控高速插齿机的开发及产业化
江苏省重大科技成果转化项目：高速、精密、大型数控齿轮机床研发及产业化
江苏省重大科技成果转化项目子课题：系列化数控轴承内圆磨床的开发
江苏省重大科技成果转化项目子课题：系列化数控内圆磨床的开发
江苏省重大科技成果转化项目子课题：系列化高速电主轴的开发
清华大学摩擦学国家重点实验室科研基金项目：高真空工况下超高速宝石轴承的摩擦学设计
清华大学摩擦学国家重点实验室科研基金项目：超高速宝石轴承的摩擦学性能研究
无锡市科技局产学研合作招标项目：磨床主轴颈磨损机理和先进表面处理工艺的研究
企业委托项目：
6SD51高速电主轴开发
YT5140CNC数控高速插齿机的开发及产业化
高速精密立式加工中心关键技术研究
碟式离心机疲劳应力分析与强度设计
长寿命电能表宝石轴承润滑油的研制
军工项目：
宝石轴承的关键技术研究
宝石轴承表面工程与润滑剂减摩抗磨协同效应研究
高速宝石轴承摩擦磨损台架模拟试验研究
高速宝石轴承的磨损机理与延长寿命技术研究

❹ 高速加工中心的电主轴

电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”。
电主轴常用于高速加工中心，因其结构特殊，能达到的转速非常之高，国外最顶尖的电主轴转速早已突破十万转，相对于皮带式主轴来说，转速根本就不是一个级别的。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、噪音低、响应快等优点，而且功率大，简化机床设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中一种理想结构。

高速加工中心电主轴

按道理来说有这么多优点的主轴应该很受欢迎才对，但是现实却并非如此，电主轴转速确实不是其他主轴能媲美的，但是用业内人士的话来说电主轴“无力”，也就是说电主轴几乎不能用于切削，不能切削的主轴意味这什么?一台高速加工中心如果不能进行切削，那么其工作范围非常之小，只能进行对表面光滑度有要求的工件进行铣。即使电主轴拥有再高的转速，如果无法解决“无力”这个问题，那么它始终不会有很大的作为，所以现在市面上高速加工中心还是使用直结式主轴居多，虽然直结式主轴没有电主轴那种超高转速，但是直结式主轴切削力度比电主轴大太多了，更适合大部分客户的需求。

❺ 如何进行电主轴的振动分析

拿格雷弗N600来说，首先看频谱图，分析振动主要原因是否为动平衡。如果是，就是动平衡仪的三个步骤:1.初始测试，测试初始振动状态。2.试重测试，加试重提供影响，仪器会根据变化自行运算，得出最后在哪里添加多少配重。3.配重校正，根据第二步结果，添加配重，并进行测试。如果残余振动值达到标准，则结束。如果不合适，进行第二次计算，然后第二次配重，再重复第三步。