龙门加工中心广泛适用于汽车、航空航天、船舶等行业中,加大龙门机床的技 术和产品的研发,对实现制造装备业的跨跃式发展具有重大的意义。由于龙门加工 中心的横梁系统是机床的主要承载系统,横梁系统的静动热态性能对机床的加工精 度和机床的切削性能影响非常大。所以,对于横梁系统的设计和性能研宄显得尤为重要。
本文通过有限元分析和理论计算相结合的方法,旨在研宄XH2130龙门加工中 心的横梁系统的静动热态特性,验证横梁系统各部件设计和性能参数是否达到设计 要求,为横梁系统性能的优化提供了理论参考。主要研宄内容如下:
(1) 横梁系统的静态特性分析。建立龙门加工中心整机和横梁系统的有限元模 型,在受力分析时充分考虑到平衡油缸对其关键部件的影响。在多种工况下,采用 ANSYS Workbench的Scripting功能进行多模型计算,得到青争态特性分析结果。并与 没有加载平衡油缸的分析结果对比可知,载入平衡油缸能够有效的减少横梁系统的 总变形量,为横梁系统的结构优化提供理论依据。
(2) 横梁系统模态分析和谐响应分析。基于模态分析理论概述为基础,得到振 动方程。通过模态分析得到六阶振型和固有频率,将固有频率理论计算结果和有限 元分析结果对比发现非常接近,验证有限元模型建立和模态分析的正确性。在模态 分析的基础上,对横梁进行谐响应分析,考虑系统阻尼对横梁系统的动态性能的影 响,并提出系统谐响应改进的措施。最后,对横梁系统中的滚珠丝杠进行模态分析, 得到六阶振型和各阶临界转速,可知在有效范围内滚珠丝杠不会发生共振。
(3) 横梁系统中滚珠丝杠热态特性分析。通过有限元建模分析得到滚珠丝杠系 统的稳态温度场。然后,施加热载荷,并对滚珠丝杠系统进行热一结构耦合分析, 得到滚珠丝杠系统的总热变形和X、Y、Z三个方向上的热变形情况。最后,分析影 响滚珠丝杠系统热变形的主要因素,并提出改善滚珠丝杠系统热态特性的有效措施
2021-09
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2021-09
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