摘要：注液式在线动平衡是超高速电主轴的主要在线平衡方式之一,为了解决传统的注液式在线平衡终端容腔设计精度不高造成的平衡精度损失问题,计入高速旋转状态下平衡终端容腔内的油气复杂流动状态的影响,建立4种不同截面形状的容腔分析模型,利用FLUENT流体仿真分析手段基于VOF方法实现对平衡终端容腔内流体的三维数值模拟,研究了不同质量液体在不同转速条件下四种容腔内部流体的湍流情况、容腔内液体分布状态以及容腔外壁的合成压力,研究表明:90F形状容腔为最佳截面形状容腔。在充分考虑平衡终端极限运转条件下(最高转速和容腔充满液体),建立容腔外壁的有限元分析模型,实现平衡终端容腔的参数优化,应用3D打印技术制造优化后的平衡终端,在超高速铣削电主轴实验台上进行在线动平衡实验验证。实验结果表明:平衡前后工频幅值下降幅度均超过90%,平衡性能有效提升。

摘要：针对喷液式在线动平衡系统中的传统组装式平衡终端存在的问题,提出了一种新型的采用3D打印快速成形的一体化终端。在分析传统的组装式平衡终端存在质量过大和密封等问题的基础上,结合喷液式在线动平衡的技术特点和快速成形的要求设计出了新型的一体化平衡终端。在分析一体化平衡终端平衡能力的基础上,取实验主轴极限转速和容腔满腔液体的极限实验状态,建立了弧形容腔受力面分析模型,选取了容腔壁安全厚度,完成了一体化终端的制作,并且和组装式终端进行了关键参数对比。此外,为了保证液体的流动特性、表面测试的需求以及终端和主轴的配合精度,对一体化平衡终端配合锥面进行配磨,表面和液体流道进行了修形。最后,在高速主轴试验台上进行平衡终端的在线验证实验。实验结果表明,当转速为9 000 r/min,12 000 r/min和15 000 r/min时,通过在线平衡可以使主轴工频振幅分别下降达80.76%,82.34%和84.13%,且都一次成功,平衡时间也非常短,充分展现了平衡终端的可靠性。