江桂云[1]2004年在《高速高效轧辊磨床磨头系统的研究》文中进行了进一步梳理数控轧辊磨床主要用于轧钢、冶金、有色金属加工、造纸、橡胶、印染等行业磨削，可加工各种工作辊、支承辊、压光辊、烘缸等。适于圆柱辊，中凸(凹)辊及任意曲线辊辊面的磨削加工，也可作为大型外圆磨床使用。 为了提高数控轧辊磨床的磨削精度、磨削效率，提高数控轧辊磨床在市场中的竞争力，开发高速高效数控轧辊磨床的工作是必要的。开发的重点是磨头系统的研制，即增加数控轧辊磨床主轴电机功率、提高磨削砂轮线速度、提高轧辊磨床的磨削精度、磨削效率等。 论文以贵州险峰机床公司的普通数控轧辊磨床(MK84100)为依据，通过对该数控轧辊磨床磨头进行结构、性能的全面改进和研制，以达到高速高效数控轧辊磨床磨头部分的要求。 论文从磨削工艺参数的选择；主轴系统传动方案的研制(重点采用皮带传动方案)；主轴系统的刚性、抗振性、回转精度等的分析计算；主轴轴承系统方案的研制；主轴系统轴承性能的分析计算；砂轮架系统的冷却、防护等一系列的问题进行了深入细致的研究和大量的分析对比计算，从而确定了高速高效轧辊磨床磨头系统研制的施工方案。 本课题研制的重点是磨头主轴系统轴承(动静压滑动轴承)的分析计算。本文采用工程算法和数值算法详细计算并对比了普通数控轧辊磨床和高速高效数控轧辊磨床的动静压滑动轴承的各项性能指标，对动静压轴承进行数值建模、采用MATLAB软件进行数值计算。此外，论文在保留原数控轧辊磨床高压喷射装置和冷却液供液系统的基础上，增加了低压冷却液供液系统和低压大流量喷嘴，增加了空气气流引导装置以达到较好的冷却效果。砂轮罩增加缓冲衬垫，可以提高砂轮罩的防爆强度，以保证砂轮系统工作时的安全。 高速高效数控轧辊磨床的研制，为我国机床行业在高速高效磨床的研制方面提供了一些有价值的思路，这对于国内在高速高效磨削的研究方面在缺少资料的情况下具有十分重要的参考价值。
刘昆鹏[2]2010年在《轧辊磨床磨头主轴系统若干关键问题研究》文中进行了进一步梳理轧辊磨床是现代工业生产中不可缺少的一种重要生产设备,其生产的轧辊主要应用在冶金、造纸,轧钢等行业。随着产品质量要求的提高,轧辊磨床的精度也越来越高。为了保证轧辊磨床具有良好的动静刚度、动态特性、稳定性、加工工艺性,在机床的设计过程中需要采用现代设计方法实现结构的动态设计,提高性能以增强产品的市场竞争力。主轴系统作为轧辊磨床的重要组成部分,它的动静态性能直接影响轧辊磨床的综合性能和轧辊的加工精度及表面质量。本文以天水星火机床有限公司的M84100A型轧辊磨床主轴系统为研究对象,通过对原轧辊磨床主轴系统结构和性能的研究,设计完成了新的主轴系统,达到了高速高效优质磨削的基本要求。首先,根据生产要求选择了主轴系统的传动方式,并对主轴系统的抗振性和回转精度进行了分析,同时优化了原皮带轮的结构和皮带的根数。其次,在建立主轴叁维实体模型的基础上,对其进行有限元静力分析,得到了主轴结构的应力和应变图,研究了其静态特性；运用传递矩阵法和有限元法对经过适当简化后的主轴系统进行模态分析,得到了主轴系统的前五阶固有频率,对主轴系统进行谐响应分析得到了位移频率曲线,研究了主轴的动态特性。最后根据需要选择单向联合动静压滑动轴承作为支承轴承,并对其结构参数进行计算,得到了合理的数值。新主轴系统投入使用后,轧辊磨床的生产效率和运行稳定性有很大提高,新轧辊的各项设计指标经测量分析完全达到设计要求,部分指标甚至超过设计要求。可以证明研究思路是正确可行的,同时为其它轧辊磨床的研制提供一些有价值的参考。
李哲[3]2017年在《一种可调式高速精密轧辊磨头的油膜润滑机理研究》文中研究指明随着现代工业和科学技术的高速发展,对高性能的科技产品的零件加工精度、加工效率、工程指标完成度和大规模生产的稳定性等提出了更高的要求,先进的磨削加工技术也因此开始走入人们的视野。高速磨削技术作为科学技术发展的必然产物,加速促进了现代精密加工技术的发展。高速磨削是近年迅猛发展的一项先进制造技术,它从某种程度上突出反映了一个国家的工业实力与创新能力,也是一个国家综合国力的体现。油膜润滑副是高速轧辊磨头中十分关键的结构,是实现磨削高速、稳定、精准的重要保证,本论文在以往的油膜润滑副的基础上,结合高速轧辊磨头的工作特点,对高速轧辊磨头中的所有油膜润滑副进行了结构设计,并对每个结构进行了相关的分析。首先,根据油膜研究的需要,通过高速磨削理论的研究,计算出高速轧辊磨削的工艺参数,主要包括磨削力、磨削热及磨削烧伤、磨削进给量以及电动机的选型,为后续的研究奠定数据基础。其次,为了提升油膜润滑副的结构和性能,分别以单位承载力下总功率损失最小作为动静压轴承的优化目标,以静压腔油膜刚度最大作为偏心套上静压腔的优化目标,以摩擦功耗损失最小作为动静压轴承的优化目标,利用遗传算法的方式对结构进行优化设计。优化结构显示油膜润滑副的结构不仅主要性能得到了很大的改善,而且尺寸也趋于合理。然后,为了分析油膜润滑副的压力分布和承载力,将雷诺方程进行推导并进行无量纲化处理,借助MATLAB精确度较高的科学工具,采用有限差分法对各个油膜润滑副的油膜压力分布和承载能力进行研究,通过分析结果证明各个油膜润滑副的压力分布合理,并具有较强的稳定性。最后,为了分析油膜润滑副的温度分布,利用弹性流体动力润滑、计算流体力学和数值传热学的理论知识,建立油膜润滑副的全能量方程、广义雷诺方程、粘温方程、主轴和轴承热传导方程以及油液对流换热能量方程,在MATLAB软件里编写程序,对上述联合方程组进行数值求解,根据求解结果分析出轴承油膜润滑摩擦副的温度场。论文设计了一套适用于可调式高速轧辊磨床磨头系统的油膜润滑副,获得了高速运转下各个油膜润滑副的压力和温度分布以及承载能力等相关资料。为我国实现高速轧辊磨床的国产化提供一些参考的资料。
蔡家斌[4]2016年在《大重型轧辊磨床砂轮主轴速度提升关键技术研究》文中研究表明大重型轧辊磨床是广泛应用于冶金、造纸、造船等行业用于大型轧辊等零件加工的关键设备。其磨削精度及磨削效率主要受其砂轮主轴转速及旋转精度影响,而砂轮主轴支撑系统的核心部件前端液体动静压径向轴承是决定其转速及旋转精度的关键。论文以贵阳险峰机床厂新研制的MK84250大重型轧辊磨床砂轮主轴支撑系统的核心部件—主轴前轴承为研究对象。主要针对其承载能力、温升等影响工作性能的关键因素进行计算和校核,获得了适合于此种特殊结构轴承的简便计算方法,并通过实验验证了计算方法的正确性;在此基础上设计了适应于MK84250砂轮主轴结构的新结构轴承,并通过计算和实验验证了结构的可行性和合理性。1、研究了MK84250在用液体动静压轴承求解过程。对轧辊磨床结构,在用液体动静压轴承典型叁油腔结构进行了介绍;对轴承受力情况及轴承工作过程进行了分析,明确了轴承的受载情况并对其所受载荷进行了计算。2、研究分析了该轴承动压油膜的的求解域的确定方法,求解域的起点坐标取决于偏位角的确定。在用准二维方法求解油膜压力时,提出了一种新的简易的计算偏位角的方法。对液体动静压轴承的求解流程进行了设计和分析,并对求解过程及关键点进行了详细介绍。根据计算流程,推导雷诺方程的量纲一化公式,通过数值计算利用MATLAB工具获得了油膜的无量纲和有量纲的油膜分布情况,拟合获得了承载量系数—偏心率(S_0-ε)方程及曲线,在此基础上对45m/s和60m/s极限速度情况下轴承的承载能力及温升进行了计算和校核。同时对轴承流量、温度及刚度进行了实验检测,对检测数据的分析证明了计算过程和方法的正确性和可行性。3、论文研究分析结果表明MK84250磨床当砂轮磨削速度达60m/s时将导致主轴头部轴承温升过高而不能正常工作,这就需要对头部主轴轴承相关组件进行一系列的改进设计,才有可能解决温升过高的问题。通过分析和计算,按照改造成本最小化原则,提出了改进设计的依据和方向,对静压油腔、轴承宽度进行了改进性设计,以提高油流量,改善散热条件。设计了宽径比B/D=0.7双列窄轴承,并对静压油腔油垫的承载能力进行了校核。并对涉及到的相关零件结构进行了适应性变动,如偏心套、环形油槽等,对原静压腔毛细管节流器进行了分析计算。4、利用论文提出的方法对新结构轴承的承载能力及温升进行了计算分析,研究和计算结果表明该新结构轴承承载能力高于砂轮在45m/s速度下的原MK84250主轴轴承。新轴承在砂轮60m/s条件下其内部有效温度完全满足温度要求,且经过初步计算分析,当砂轮速度提高到70m/s时仍能正常工作。同时对新结构轴承的温升、泄油量以及刚度进行了检测试验,其数据与理论计算的数据相近,验证了新结构轴承设计的可用性。
孟祥杰[5]2015年在《高速轧辊磨床液体动静压轴承的结构分析及动态特性研究》文中提出液体动静压轴承目前是轧辊磨床上应用得最为广泛的一类油膜轴承,它直接决定着一台轧辊磨床的性能。为了满足高速轧辊磨削的需求,核心的是要对其所需的高速液体动静压轴承进行研发,并对其相关性能进行揭示。根据高速轧辊磨床的工作要求和性能特点,设计出了一种可调式液体动静压轴承,这种液体动静压轴承能根据高速轧辊磨床不同的负载需求进行结构的调节,从而提高了其应用范围和运行效率。针对此种可调式液体动静压轴承,本文开展了如下具体的研究工作。首先,通过对比传统结构的滑动轴承和较新型的液体动静压轴承的结构特点及适用场合,确定了本文轴承的设计方向,摆脱国内传统动静压轴承设计方法的束缚,设计出一种新型结构的液体动静压轴承轴承,并通过性能验证确定了承载、散热等性能良好的可调式液体动静压轴承整体模型。其次,利用有限元分析软件对轴承本体和本体位于整体结构中的不同位置进行结构静力分析和轴承本体的热特性分析,分析结果表明:轴承本体和轴承本体位于整体不同位置时的强度和刚度均能满足要求,轴承本体在工况下温升的变化在允许的范围内。然后,利用有限元分析软件对可调式高速轧辊磨床主轴系统液体动静压轴承本体和整体分别进行了模态分析,分析结果表明:该轴承前10阶模态固有频率主要集中在5200Hz-6700Hz和2300Hz-6000Hz的区域,各阶固有频率中均没有出现系统基频(340Hz~620Hz),且各阶振型主要表现为摆动和扭转,轴承本体振动的薄弱环节主要集中在静压腔和导油槽附近。通过对可调式高速轧辊磨床主轴系统液体动静压轴承的模态分析,为其减振分析提供了前期基础,对进一步揭示其动态性能具有重要的意义。最后,在模态分析的基础之上对轴承本体和本体位于整体极限位置时的简化结构模型进行了谐响应分析,分析结果表明,轴承本体即使在可能发生共振的频率下,它的最大应力仍在材料的屈服强度内,这说明轴承本体的应用场合处于安全区;当对轴承本体位于整体叁个极限位置时,其危险点频率为2700Hz,通过对此频率下轴承静力学的分析,得知轴承的最大应力已经超出轴承材料的屈服强度,轴承将有可能会被损坏,而在实际工况下,轴承的工作频率在340Hz~620Hz的范围内,远远偏离了轴承的危险点频率,这说明了本文所设计的可调式液体动静压轴承在应用中仍处于安全的范围内。本文借鉴国内外轴承设计的优良方法,通过理论计算和软件校核相结合的方法,设计出了一种新型的可调式液体动静压轴承。同时为验证所设计轴承的工作性能,利用有限元分析软件分别对此轴承进行了应力应变、热特性、模态分析和谐响应分析,分析结果表明本文所设计的可调式液体动静压轴承模型不仅性能满足设计需求,而且具有高速、高效长寿的特点,能够满足高速轧辊磨床主轴系统对液体动静压轴承性能方面的要求,这在一定程度上为我国磨床事业在滑动轴承关键技术的研究方面奠定了理论基础。
杜泽选[6]2016年在《MK8440A型数控轧辊磨床轧辊表面质量缺陷诱因分析研究》文中研究指明轧辊表面质量一直是衡量轧辊质量是否合格的重要指标。而轧辊磨床关键功能模块在设计制造上的任何细微误差,都将对轧辊的加工质量造成一定影响。分析研究轧辊表面质量缺陷及其诱因,对研发高精度的轧辊磨床具有重要意义。本文以国内某机床厂所生产的MK8440A型数控轧辊磨床样机为具体研究对象,对其加工质量不达标,辊面存在色差等相关问题进行了分析,深入研究了其辊面质量缺陷主要诱因的影响,研究结果对轧辊磨床的设计和改良有一定的指导意义。主要研究内容如下:1)总结了目前轧辊磨削加工常出现的表面质量缺陷及其诱因,将其归纳为与机床设计制造相关和与加工条件相关两大类,然后分析了这两类诱因的研究方法,重点阐述了适用于本文研究的振动系统微分方程理论和传递矩阵法。2)通过对MK8440A型轧辊磨床所加工轧辊辊面的检查分析,确定所加工轧辊存在振动纹、斜纹和轻微织布纹等表面质量缺陷,并找到了产生这些质量缺陷的主要原因。振动纹的产生是由于机床顶尖设计不合要求,支撑系统刚度不足;斜纹的产生是由于机床头架传动系统装配精度不够高,轴承不对中;织布纹的产生则是与加工条件有关。3)基于振动系统微分方程理论建立了机床支撑系统刚度不足的磨削系统振动的双时延动力学模型。借鉴传递矩阵法的基本思想建立了用于描述轴承不对中的头架传动系统振动特性的新型传递矩阵。4)利用MATLAB数值仿真软件深入分析了磨削进给量,与机床结构相关的某些角度大小,轴承不对中量等多个因素对系统振动和轧辊表面质量的影响,并利用课题组基于LabVIEW搭建的振动信号检测分析平台做了相关实验验证,结果表明本文所建数学模型及分析方法有效可行。
沈瑞芳, 吴怀超, 赵丽梅, 殷松[7]2018年在《高速精密轧辊磨头实验平台机械系统的设计及其性能研究》文中指出为了给高速精密轧辊磨头磨削性能的研究提供实验条件,设计了一种供研究用的高速轧辊磨头实验平台。此实验平台通过模拟负载系统来代替磨床工件的进给系统,可缩短试验周期、降低实验成本。在此基础上,为了检验高速轧辊磨头实验平台的性能,利用有限元分析软件对实验平台的整体结构和关键零部件进行静力学及模态分析。分析结果表明:该高速精密轧辊磨头实验平台可以满足强度和刚度等性能要求。
王斌[8]2005年在《基于PMAC的轧辊磨床数控系统的研究与开发》文中研究说明本文通过理论和实际两个方面研究了轧辊外圆表面的磨削加工控制,设计、集成了一套机床数控系统。同时,全面阐述了PMAC(Programmable Multi—AxiS Controller)运动控制器的结构、工作原理、性能及其在机床上的应用;并对MACRO STATION(宏运动控制站)的工作原理、设置方法也作了论述;结合工程实际,详细介绍了机床的PID调节方法,PLC程序、运动程序的编制方法。简要介绍了上位控制软件的控制流程和主要功能。具体内容如下: 1.运用PMAC运动控制器,设计、集成了一套机床数控系统。该系统为新一代数控系统,具有叁轴联动,多种语言编程,全闭环反馈控制的特点,并成功将此系统应用于轧辊磨床。 2.系统分析了伺服系统组成及性能要求,伺服系统的位置控制。详细介绍了伺服系统的性能及参数,PID滤波器的工作原理及其调节。详细论述基于PMAC控制器的轧辊磨床PID调节原理及方法。 3.结合工程实际,详细介绍了软件PLC的特点、工作原理,基于PMAC的机床PLC程序、运动程序的编制方法。 4.简要介绍了系统软件及其主要应用界面。该软件底层运动程序采用运动控制卡编程语言规范开发,主要为了实现控制元件对运动执行件的精确控制,以及对伺服系统基本参数的设置工作。 5.进行了现场实际磨削和精密测量,证明了该系统在生产应用中安全可靠。该系统的开发是成功的。
张美霞, 郭晓琰[9]2012年在《高效数控磨床磨削参数的设计》文中指出轧辊磨床是一种具有特殊工艺要求的重要生产设备,基本结构与外圆磨床相似,广泛运用于钢铁、有色金属、造纸、印染等行业。轧辊磨床分为工作台移动式和磨头移动式,其中,工作台移动式主要用于磨削冶金、轻工行业小型号轧辊;而磨头移动式适用于磨削冶金行业大型轧辊、造纸行业轧辊、其它行业压轧辊等。
殷松, 吴怀超, 杨绿, 晏文孟, 沈瑞芳[10]2018年在《高速精密轧辊磨头主轴驱动控制系统设计》文中研究表明高速轧辊磨床是冶金生产领域一种不可或缺的重要设备,它是基于高精度和稳定可靠的电气控制系统来实现对磨削过程的准确控制。针对一种砂轮线速度在80 m/s以上的高速轧辊磨床,以FX_(3U)PLC作为控制器,采用与PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)标准配套的A/D及D/A特殊功能模块,组成PLC模拟量控制系统,设计了基于FX_(3U)PLC和变频器控制的高速精密轧辊磨头主轴驱动控制系统。介绍了高速精密轧辊磨头运行时的控制要求及磨头主轴电机变频调速控制系统的组成、控制方案及信号处理方法,设计了硬件电路、电机速度控制梯形图及系统通信程序。利用组态王软件开发了上位机监控界面,通过上位机组态界面输入框设定电机转速,加入模拟量编码器作为主轴电机转速反馈传感器,引入PID速度闭环控制系统,使得电机能够在给定转速下稳定运行。系统采用PLC对模拟量信号进行实时采集,经数模计算和反馈,实现轧辊磨头主轴系统各过程变量的实时监测和主轴电机输出转速的在线调整。该系统运行稳定,具有较好的抗干扰性能,保证了高速精密轧辊磨头连续可靠、安全高效的运行。
参考文献：
[1]. 高速高效轧辊磨床磨头系统的研究[D]. 江桂云. 重庆大学. 2004
[2]. 轧辊磨床磨头主轴系统若干关键问题研究[D]. 刘昆鹏. 兰州理工大学. 2010
[3]. 一种可调式高速精密轧辊磨头的油膜润滑机理研究[D]. 李哲. 贵州大学. 2017
[4]. 大重型轧辊磨床砂轮主轴速度提升关键技术研究[D]. 蔡家斌. 贵州大学. 2016
[5]. 高速轧辊磨床液体动静压轴承的结构分析及动态特性研究[D]. 孟祥杰. 贵州大学. 2015
[6]. MK8440A型数控轧辊磨床轧辊表面质量缺陷诱因分析研究[D]. 杜泽选. 贵州大学. 2016
[7]. 高速精密轧辊磨头实验平台机械系统的设计及其性能研究[J]. 沈瑞芳, 吴怀超, 赵丽梅, 殷松. 机床与液压. 2018
[8]. 基于PMAC的轧辊磨床数控系统的研究与开发[D]. 王斌. 兰州理工大学. 2005
[9]. 高效数控磨床磨削参数的设计[J]. 张美霞, 郭晓琰. 轻工科技. 2012
[10]. 高速精密轧辊磨头主轴驱动控制系统设计[J]. 殷松, 吴怀超, 杨绿, 晏文孟, 沈瑞芳. 工程设计学报. 2018
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