數(shù)控機(jī)床高速液壓動力卡盤的研究.pdf

1、高檔數(shù)控機(jī)床的高速高精度發(fā)展趨勢，對數(shù)控機(jī)床的功能部件提出了更高的速度與精度要求，液壓動力卡盤作為數(shù)控車床和車銑復(fù)合加工中心的重要功能部件，向著高轉(zhuǎn)速和高夾持精度方向發(fā)展.然而，高速液壓動力卡盤的發(fā)展相對落后于電主軸和切削刀具等其它功能部件，缺乏高速、安全的液壓動力卡盤已成為高速車削技術(shù)未能在批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的一個重要原因；我國的液壓動力卡盤技術(shù)落后于歐洲和日本，高檔液壓動力卡盤全部進(jìn)口，本學(xué)位論文研究高速液壓動力卡盤的高速回轉(zhuǎn)密

2、封和夾緊力損失補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，目的在于提高液壓動力卡盤的轉(zhuǎn)速性能，并為液壓動力卡盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化提供理論參考，為其性能檢測提供手段，具有重要的工程意義和學(xué)術(shù)研究價值。
　　 本文創(chuàng)建了回轉(zhuǎn)液壓缸多段微米級密封縫隙的液固氣三相熱耦合流動數(shù)值模型，該模型考慮了液壓油液的粘溫特性、油液與固體壁面和空氣之間的熱傳遞、以及三個密封縫隙之間的相互傳熱，因此對油液溫度的預(yù)測效果比經(jīng)典的縫隙流動理論更加準(zhǔn)確，而且還能預(yù)測固體圓環(huán)的壁面溫度，計

3、算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表明，該模型計算的油液溫度誤差小于5％內(nèi)，可為高速回轉(zhuǎn)液壓缸回轉(zhuǎn)密封的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。提出了高速動力卡盤的夾緊力損失分段模型，該模型考慮了動力卡盤傳動機(jī)構(gòu)在低速階段與高速階段的變形差異、卡盤傳動機(jī)構(gòu)的摩擦力、回轉(zhuǎn)液壓缸中液壓油液的壓縮性等因素，更深入地揭示了高速動力卡盤的夾緊力損失機(jī)理，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表明，該模型計算的夾緊力損失尤其是夾緊力損失系數(shù)，比已有的夾緊力損失模型具有更高的精度。據(jù)此研制的外徑250mm和160

4、mm兩種規(guī)格的離心力補(bǔ)償型高速動力卡盤樣機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。樣機(jī)的大量試驗(yàn)結(jié)果表明,外徑250規(guī)格的動力卡盤在6000rpm時的剩余夾緊力是初始夾緊力的82.9％，外徑160規(guī)格的動力卡盤在7500rpm時的剩余夾緊力是初始夾緊力的71.5％，遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的33％，剩余夾緊力和轉(zhuǎn)速達(dá)到目前國際量產(chǎn)動力卡盤的最好指標(biāo)。發(fā)明了一種高轉(zhuǎn)速拉壓力傳感器，該傳感器將應(yīng)變式拉壓力測量技術(shù)與非接觸式供電和信號傳輸技術(shù)結(jié)合為一體，能夠在高轉(zhuǎn)速時測

5、量回轉(zhuǎn)液壓缸的輸出推拉力，解決了高轉(zhuǎn)速工況下回轉(zhuǎn)液壓缸的保壓性能檢測難題，為回轉(zhuǎn)液壓缸及其液壓鎖的性能改進(jìn)提供了有效的檢測手段。
　　 論文主要結(jié)構(gòu)如下：
　　 第一章，介紹液壓動力卡盤的發(fā)展歷程、關(guān)鍵技術(shù)問題和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，論述了本文的研究目的、意義和主要研究內(nèi)容。
　　 第二章，建立了回轉(zhuǎn)液壓缸全周口密封縫隙流動和溫升的理論模型，以及三段微米級密封縫隙的液固氣三相熱耦合流動的數(shù)值模型，并開展了實(shí)驗(yàn)研究；分析

6、了全周口縫隙流動的溫升、熱傳遞和泄漏量等特性，提出了降低縫隙流動溫升的措施；開展了非全周口密封縫隙流動的溫升、泄漏量和轉(zhuǎn)矩的實(shí)驗(yàn)研究.
　　 第三章，建立了楔式動力卡盤的靜態(tài)夾緊力模型，分析了楔式動力卡盤的傳動效率；建立了楔式動力卡盤的夾緊力損失分段模型，并分析了摩擦力、剛度和結(jié)構(gòu)尺寸對夾緊力損失的影響.
　　 第四章，建立了杠桿式補(bǔ)償型動力卡盤的夾緊力損失模型，并提出了夾緊力損失的優(yōu)化設(shè)計方法，研制了杠桿式補(bǔ)償型動力卡