QIBR-Lager werden im Magnetlagersystem von Schweizer High-End-Werkzeugmaschinenspindeln verwendet

Durch die Begrenzung des Rotors und die provisorische Unterstützung bei einem Ausfall des Magnetlagers können die durch einen Rotorabsturz verursachten Schäden reduziert werden.

Einführung in den Kunden

Die Swiss High-end Machine Tool Factory ist ein international renommiertes Unternehmen, das auf die Herstellung von hochwertigen CNC-Werkzeugmaschinen spezialisiert ist. Die Produkte des Unternehmens werden in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, im Präzisionsmaschinenbau und in anderen Bereichen eingesetzt. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie stellen die Kunden immer höhere Anforderungen an die Genauigkeit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit von Werkzeugmaschinenspindeln.

a) Herausforderungen (bestehende Probleme, warum sie nicht gelöst wurden)

Das Hauptproblem, mit dem aktuelle Werkzeugmaschinenspindeln bei zunehmender Geschwindigkeit und Leistung konfrontiert sind, ist die komplexe dynamische Reaktion des fallenden Rotors und seine thermische Wirkung, die dazu führt, dass die schützende Welle keine wirksame Schutzfunktion mehr ausüben kann. Das Schutzlager befindet sich die meiste Zeit in einem statischen Zustand, hat eine kurze Arbeitszeit und es gibt einen kleinen Spalt (0,1–0,5 mm) zwischen ihm und dem Rotor, was es schwierig macht, komplexe Belastungen und sofortige Aufprallkräfte stabil zu tragen.

Insbesondere wenn die Geschwindigkeit eines 4,5 Tonnen schweren vertikalen Rotors 10.000 rpm erreicht, beträgt das Trägheitsmoment 313,4 kg.m2, der Energiespeicher 172 MJ und der äquivalente Reibungskoeffizient des Lagers 0,01, wodurch der Energiespeicher des Hochrotors die Eigenschaften hoher Geschwindigkeit und großer Trägheit hat. Hochgeschwindigkeitsrotoren arbeiten unter Vakuumbedingungen mit strengen Schmieranforderungen. Wenn sie herunterfallen, verschlimmern sich die Probleme mit der Erwärmung und Wärmeableitung des Schutzlagers, was die Zuverlässigkeit des magnetischen Lagersystems einschränkt.

Daher ist die Zuverlässigkeit des Schutzlagers zu einem der größten Hindernisse bei der Erhöhung der Geschwindigkeit und Leistung der aktuellen Werkzeugmaschinenspindel geworden.

b) Lösung (Wie QIBR das Problem löst)

Die technische Abteilung von QIBR hat zur Lösung dieses Problems eine mehrstufige Simulations- und Versuchsmethode angewandt. Zunächst wurden das Kontaktmodell, das dynamische Modell und das thermische Modell des Schutzlagers erstellt und diese Modelle miteinander verknüpft, um die Wärmeausdehnungseigenschaften des Materials und den Viskositäts-Temperatur-Effekt des Schmiermittels unter Hochtemperatur-Vakuumbedingungen umfassend zu berücksichtigen.

Zweitens wurde die MATLAB-Simulationssoftware verwendet, um den Fall des Rotors bei 5000 r/min und 20000 r/min zu simulieren, und die Runge-Kutta-Methode vierter Ordnung wurde verwendet, um die axiale Verschiebung des Rotors, die Trajektorie der Rotorradialachse, die axiale und radiale Kontaktkraft des Schutzlagers, die Geschwindigkeitsänderungskurve, die Temperatur- und Verschleißänderungskurve usw. zu lösen. Gleichzeitig wurde die Finite-Elemente-Analyse-Software verwendet, um die biegekritische Drehzahl erster Ordnung von 100130 r/min und die biegekritische Drehzahl zweiter Ordnung von 192000 r/min zu lösen. Die Simulationsergebnisse gibt Datenunterstützung für den Forschungs- und Entwicklungsprozess und dienen als Leitfaden für die Auswahl von Rohstoffen, Schneid-, Stanz- und Schmiedeverfahren.

Nach strengen Falltests wurden die Rotorachsenbahn, die Kontaktkraft, die Reibung, der Verschleiß und der Erwärmungszustand des Schutzlagers überwacht und die Versuchsergebnisse mit den Simulationsdaten verglichen, um die Genauigkeit des Modells und die Wirksamkeit der Simulation zu überprüfen. Schließlich entwickelte QIBR erfolgreich das QIBR Rillenkugellager als Schutzlager des Magnetlagersystems in der Werkzeugmaschinenspindel.

c) Ergebnisse

1. Die Zuverlässigkeit des Schutzes von Rillenkugellagern wurde optimiert, wenn der Rotor herunterfällt.
2. Die Stabilität und Sicherheit des Spindelsystems der Werkzeugmaschine wurde verbessert.
3. Die durch herunterfallende Rotoren verursachten Ausfallzeiten der Anlage wurden reduziert.
4. Die Hochtemperatur- und Verschleißfestigkeit der geschützten Lager wurde verbessert.
5. Die Wartungskosten und Betriebsrisiken der Anlage wurden reduziert.

Referenzen des Kunden

Die technischen Experten von QIBR haben uns effiziente Lösungen geliefert. Sie haben das Problem verbessert und optimiert, dass der Rotor aufgrund des Ausfalls des elektrischen Systems oder des externen Aufpralls während der Anwendung der Werkzeugmaschinenspindel nicht stabil schweben kann oder herunterfällt. Zudem wird die Zuverlässigkeit der Schutzlager verbessert. Es reduziert die durch den Rotor verursachten Verluste, verbessert die Stabilität des Magnetlagersystems und verbessert die Stabilität und Zuverlässigkeit unserer Anlagen erheblich. Durch ihre Produkte und Dienstleistungen konnten wir erfolgreich Ausfallzeiten reduzieren und die Produktivität steigern.

Endkunden haben sich sehr positiv über die Rillenkugellager von QIBR geäußert, und wir werden auch weiterhin die professionellen Produkte von QIBR wählen.