【正文】 特性曲線繪制與輸出等功能；(5)測功機(jī)形式：采用供貨方DLG22型電力測功機(jī)，其具體技術(shù)參數(shù)及使用要求滿足供貨方《產(chǎn)品使用說明書》中要求；(6)測功機(jī)最大吸收功率：22kw；(7)測功機(jī)控制系統(tǒng)：采用ET2100控制儀，具有手動(dòng)和程控兩種控制方式。圖32 交流電力測功機(jī)結(jié)構(gòu)圖1聯(lián)軸器 2校正臂 3拉壓力傳感器 4電機(jī)接線盒5吊環(huán) 6電機(jī) 7 導(dǎo)風(fēng)罩 8冷卻風(fēng)機(jī)9轉(zhuǎn)速傳感器 10底座 11轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器接線盒 變頻器是ABB公司生產(chǎn)的 ACS800系列變頻器，它對(duì)電機(jī)的控制采用用直接轉(zhuǎn)矩控制方式，該方式以轉(zhuǎn)矩為中心來進(jìn)行磁鏈、轉(zhuǎn)矩的綜合控制，簡單地通過檢測電機(jī)定子電壓和電流，借助瞬時(shí)空間矢量理論計(jì)算和控制電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，采用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器（Band—Band 控制），把轉(zhuǎn)矩檢測值與轉(zhuǎn)矩給定值作比較，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差的大小由頻率調(diào)節(jié)器來控制，并產(chǎn)生 PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，以獲得高動(dòng)態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩輸出。 　　(7)基建費(fèi)用低 　　DL系列交流測功機(jī)本身帶有風(fēng)機(jī)冷卻，無需水冷裝置（包括水池和循環(huán)管道），節(jié)省基建費(fèi)。負(fù)載電機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、變頻器均經(jīng)國家權(quán)威部門嚴(yán)格檢測，完全符合相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。電力測功機(jī)可以方便的轉(zhuǎn)換成電機(jī)拖動(dòng)模式，從電網(wǎng)吸收能量，作為動(dòng)力機(jī)械倒拖原動(dòng)機(jī)。(3)瞬態(tài)加載特性 　　水力測功機(jī)的加載反應(yīng)時(shí)間基本上在秒級(jí)，電力測功機(jī)的加載反應(yīng)主時(shí)間為ms級(jí)，這主要取決與變頻器的階躍響應(yīng)和系統(tǒng)的慣性；就ACS800本身而言，控制信號(hào)的階躍響應(yīng)時(shí)間小于5ms 。電渦流測功機(jī)可以雙向加載，但在低速時(shí)加載性能比水力測功機(jī)還差，不能作為反拖設(shè)備，在需要做發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率試驗(yàn)時(shí)需要另外配置拖動(dòng)設(shè)備。而電力測功機(jī)卻可以把原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能回饋到內(nèi)部電網(wǎng)，供其他設(shè)備使用。選用的交流測功機(jī)由一臺(tái)懸浮起來的交流電機(jī)，拉壓力傳感器測力裝置、轉(zhuǎn)速傳感器，安裝底座及與動(dòng)力機(jī)械連接的法蘭，可四象限運(yùn)行的ACS800系列交流變頻調(diào)速系統(tǒng)和交流電力測功機(jī)測控儀組成。 DLG22型懸浮式交流電力測功機(jī)如圖32所示。它的主要特點(diǎn)：①控制器采用單相交流電源，控制功率?。虎谳斎朕D(zhuǎn)速范圍較寬，可用于變頻調(diào)速等各類電動(dòng)機(jī)及動(dòng)力機(jī)械的型式試驗(yàn)；③采用水冷卻、振動(dòng)小、噪音低；④轉(zhuǎn)矩的測量可以采用電子磅秤、高精度轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀或壓力傳感器等，適用于不同測量精度的場合；⑤價(jià)格低廉、使用維護(hù)方便、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定；⑥該裝置還能作制動(dòng)器用，制動(dòng)力矩較大。渦流測功機(jī)只能產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，不能作為電動(dòng)機(jī)一直運(yùn)行。磁極被安裝其上的測力臂上并被掣住,只可以擺動(dòng)一定的角度,與測力計(jì)配合就能由此擺動(dòng)角直接讀出電樞與磁極間的電磁轉(zhuǎn)矩；被測動(dòng)力源與電磁滑差離合器的輸入軸相連接，并帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)。渦流測功機(jī)利用渦流產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩來測量機(jī)械轉(zhuǎn)矩的裝置。直流測功機(jī)就是利用這一原理來穩(wěn)定調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的。直流測功機(jī)一般由直流發(fā)電機(jī)和控制器組成，利用直流發(fā)電機(jī)作為負(fù)載并將發(fā)出的電能通過其加載及回饋控制器（逆變器）回饋給輸入端，它和扭矩傳感器配接，即組成性能優(yōu)良的加載系統(tǒng)。⑤沒有摩擦結(jié)構(gòu)，使用壽命較長。③測功機(jī)力矩的產(chǎn)生是由磁粉鏈的拉力形成，力矩變化不具有沖擊性。其特點(diǎn)有：①操作方便,力矩的大小只需通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小就可實(shí)現(xiàn)。通過改變勵(lì)磁電流的大小即可改變負(fù)載力矩的大小。目前國內(nèi)水力測功機(jī)功率能到達(dá)20Kw的，最高轉(zhuǎn)速都在10000rpm以下。它由測力機(jī)構(gòu)、供水系統(tǒng)和制動(dòng)器三部分組成。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、高速吸收、功率大、容易操作、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 測功機(jī)的選型水力測功機(jī)是利用物體在水中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦阻力吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的功率的一種測功裝置。測功機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在10000r/min左右，超過兩萬轉(zhuǎn)就頗為困難，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有強(qiáng)烈的振動(dòng)和刺耳的噪聲，軸承會(huì)急劇發(fā)熱，其可靠性很低[12]。測試時(shí)，通過高速聯(lián)軸器將測功機(jī)的軸與被加載的加載器的軸與被測電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器連接，且在加載器的軸上安裝光柵盤，以達(dá)到被測電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速測量的目的；通過控制加載電壓或電流的方式控制加載器向被測動(dòng)力源加載，加載力度的大小可以通過控制儀器調(diào)節(jié)，加載到什么程度，可由測功機(jī)智能顯示儀直接將力矩?cái)?shù)字顯示。高速對(duì)聯(lián)軸器2的要求較高，采用的是彈性膜片聯(lián)軸器。為了避免電磁鐵激振器5和電主軸7的勵(lì)磁互相干擾，中間的測試棒6采用陶瓷材料加工。其總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖31。而在高速情況下，冷卻系統(tǒng)一般用水冷，潤滑系統(tǒng)一般采用油氣或油霧潤滑，這兩個(gè)系統(tǒng)將很復(fù)雜而且需要較大的空間來安裝，而電主軸的測試棒不能太長，空間有限，加載較難實(shí)現(xiàn)，這就導(dǎo)致加載系統(tǒng)的可靠性不及電主軸的可靠性，導(dǎo)致可靠性試驗(yàn)失敗。軸向力和徑向力加載有利用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，然后通過錐齒輪減速傳遞到安裝在電主軸測試棒上面的徑向滾動(dòng)軸承和平面滾動(dòng)軸承的機(jī)械接觸式加載；還有用兩組勵(lì)磁繞組在軸側(cè)面和軸端面實(shí)現(xiàn)非接觸式加載[8]。,，考慮切削過程中的動(dòng)態(tài)因素和其他的不穩(wěn)定因素，最大軸向力按400N，最大徑向力按1000N來設(shè)計(jì)。為了便于分析測量，將切削力分解為三個(gè)相互垂直于坐標(biāo)軸方向的分力或力矩來表示，如圖1所示。③克服切削變形區(qū)材料的彈性變形所需的抗力?！稒C(jī)械加工工藝手冊(cè)》里對(duì)切削力的定義如下：在切削加工時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料產(chǎn)生彈性和塑性變形而形成切削所需要的力稱為切削力。(3)前軸承組：2VEX45/NS 7CE1 DDL 后軸承組：2VEX45/NS 7CE1 DDL(4)安裝HSKE40刀柄（用戶自備） 帶HSKE40拉爪 OTT松拉刀系統(tǒng)配帶雙向油缸 拉刀力560Kg 松刀力850 Kg 進(jìn)入油缸油壓3MPa(5)配omron拉刀 松拉刀接近開關(guān)(6)配MCW2501精密水冷機(jī)(7)配意大利西技聯(lián)4路油氣裝置(8)主軸前后軸承油氣潤滑油品為32汽輪機(jī)油 MPa 用油量：1滴/min(9)配用MCW25C01精密水冷機(jī)，冷卻主軸電機(jī)和前后軸承，進(jìn)入主軸冷卻腔體介質(zhì)溫度≤15℃冷卻水配方：2%無水碳酸鈉，1%亞硝酸鈉，97%水第4節(jié) 電主軸受力計(jì)算 此處省略22025中心節(jié)園216。170h6350 +216。外水套和內(nèi)水套為電主軸冷卻系統(tǒng)的兩種冷卻方式。（8）冷卻技術(shù)。（7）自動(dòng)換刀技術(shù)。廣為熟悉的BT、ISO刀具不適合于高速加工。要實(shí)現(xiàn)電主軸每分鐘幾萬甚至十幾萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，必須用高頻變頻裝置來驅(qū)動(dòng)電主軸的內(nèi)置高速電動(dòng)機(jī)，變頻器的輸出頻率甚至需要達(dá)到幾千赫茲。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀以及剛性攻螺紋，電主軸內(nèi)需安裝一個(gè)脈沖編碼器，以實(shí)現(xiàn)相位的準(zhǔn)確控制以及與進(jìn)給的配合。這里，油量控制顯得十分重要，油量過少，起不到潤滑作用；油量過多，又會(huì)在軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因油的阻力而發(fā)熱。電主軸的潤滑主要是軸承的潤滑，主要有油霧潤滑、油氣潤滑及油脂潤滑，一般采用的是油氣潤滑和油霧潤滑，也可以采用脂潤滑，但其相應(yīng)的最高速度有了限制。有時(shí)也采用靜壓軸承，或電磁懸浮軸承，內(nèi)外圈不接觸，理論上命無限長。（2）軸承技術(shù)。電主軸單元所融合的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾方面:（1）高速電機(jī)技術(shù)。因此，“電主軸”的概念不應(yīng)簡單地理解為只是一根主軸，而是一個(gè)在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)控下完整的的子系統(tǒng)，如圖22所示。高速軸承要有專門的潤滑裝置，潤滑方式有油脂潤滑、油氣潤滑、油霧潤滑，高速電主軸一般采用后兩種潤滑方式。電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下也會(huì)產(chǎn)生大量的熱，這兩個(gè)熱源構(gòu)成了主軸主要的內(nèi)部熱源，如果不加以控制，由此引起的熱變形會(huì)降低機(jī)床的加工精度和軸承的使用壽命，從而需要設(shè)計(jì)專門用于冷卻電動(dòng)機(jī)的油冷或水冷系統(tǒng)。(3)減少了主軸的振動(dòng)和噪聲，提高了主軸的回轉(zhuǎn)精度。其主要特點(diǎn)如下：(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，運(yùn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好，能實(shí)現(xiàn)很高的速度和加速度以及定角度的快速準(zhǔn)停。圖21 電主軸基本結(jié)構(gòu)電主軸的基本結(jié)構(gòu)如圖21所示，它由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、潤滑裝置和冷卻裝置等構(gòu)成。這種把主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對(duì)獨(dú)立出來，稱之為“主軸單元”，俗稱為“電主軸”。相較于其他試驗(yàn)手段，試驗(yàn)臺(tái)更適于對(duì)機(jī)床功能部件可靠性進(jìn)行系統(tǒng)的研究。李彥，竇懷洛等[11]針對(duì)高速電主軸高可靠性的要求，在高速電主軸現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，得出電主軸和滾動(dòng)軸承的動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)而再研究軸向跨距、預(yù)緊力、轉(zhuǎn)軸各臺(tái)階外徑以及軸承對(duì)高速電主軸臨界轉(zhuǎn)速的影響因素，最終得到較合理的電主軸結(jié)構(gòu)；同時(shí)，對(duì)高速電主軸的密封、冷卻、潤滑、材料等方面也進(jìn)行了研究，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而滿足了高速電主軸的高可靠性要求。對(duì)樣品系列進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，為產(chǎn)品可靠性水平提供重要依據(jù)，方便日后的市場投入。并且在主軸整體動(dòng)力學(xué)熱模型的建立和溫升的影響因素確定等方面取得了一定的理論和試驗(yàn)測試成果，為高速電主軸的的后續(xù)研究作出了一定的貢獻(xiàn)。胡愛玲[7]利用ansys軟件對(duì)電主軸的結(jié)構(gòu)和動(dòng)靜態(tài)特性進(jìn)行了深入的研究，再對(duì)其優(yōu)化，對(duì)電主軸的工作性能提高有十分重要的意義。介紹了實(shí)驗(yàn)方法，并分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提取了該電主軸的模態(tài)參數(shù)（固有阻尼、振型和頻率）,驗(yàn)證其是否符合高精度加工生產(chǎn)的要求以及所采用實(shí)驗(yàn)方法的正確性，同時(shí)闡明了電主軸產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因。最后，提出了一些高速電主軸的誤差補(bǔ)償措施，并通過“”來控制變頻器以達(dá)到調(diào)節(jié)電主軸運(yùn)行狀態(tài)的目的，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，對(duì)高速電主軸徑向振動(dòng)實(shí)時(shí)測量及軸向伸長與補(bǔ)償進(jìn)行研究，為電主軸研究提供了一個(gè)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的測試電主軸性能的測試系統(tǒng)。然后，采用紅外溫度傳感器、電渦流位移傳感器，對(duì)高速電主軸軸端溫度、軸向熱伸長、徑向振動(dòng)和進(jìn)行了非接觸實(shí)式測量。于印民[5]通過搭建測試平臺(tái)，深入研究了高速電主軸誤差測量原理，并完成了測試平臺(tái)的搭建。目前可靠性技術(shù)的發(fā)展趨勢是：一方面與現(xiàn)代信息科學(xué)相結(jié)合，使可靠性技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“信息化”，發(fā)展現(xiàn)代化的可靠性技術(shù)；另一方面，可靠性技術(shù)與具體產(chǎn)品相結(jié)合的，根據(jù)不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)研究故障分布和演變過程的規(guī)律，發(fā)展具有行業(yè)特色的實(shí)用化的可靠性技術(shù)[4]。對(duì)數(shù)控車床載荷譜進(jìn)行了初步研究，對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行初步故障分析和維修性分析，對(duì)無故障工作時(shí)間進(jìn)行了時(shí)間序列分析，得出無故障工作時(shí)間的AR模型。機(jī)床現(xiàn)代診斷技術(shù)是一門近20多年來發(fā)展起來的新興學(xué)科，它是在機(jī)床的運(yùn)行過程中針對(duì)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)做出判斷，并采取相應(yīng)解決措施，以提高機(jī)床運(yùn)行的可靠性，進(jìn)一步提高了機(jī)床的利用率。90 年代以來，我國把數(shù)控機(jī)床可靠性的基礎(chǔ)研究工作列入到了“八五”和“九五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃中，制訂了CNC 系統(tǒng)可靠性測定試驗(yàn)方案及一系列標(biāo)準(zhǔn)。另外，我國臺(tái)灣學(xué)者王國松等應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)柔性制造系統(tǒng)的故障模式、故障率及可靠度模型等進(jìn)行了分析。其中有很多方面值得在數(shù)控機(jī)床的可靠性設(shè)計(jì)中借鑒。70 年代我國的可靠性工作開始于從引進(jìn)國外標(biāo)準(zhǔn)資料，可靠性工程應(yīng)用在電子、機(jī)械、電力、航天、儀表等部門，