高速電主軸冷卻系統(tǒng)的仿真分析.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)床制造業(yè)正在向高速度、高精度、高效率的方向發(fā)展，而電主軸作為高檔數(shù)控機(jī)床的核心部件，其性能決定著整機(jī)的加工精度、效率和使用壽命。為了減小高速電主軸的發(fā)熱對(duì)其加工性能的影響，通常電主軸都配有冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)來(lái)及時(shí)地帶走熱量，使電主軸處于最佳的溫度場(chǎng)。本文研究思路為:第一，通過(guò)對(duì)電主軸的發(fā)熱與傳熱的分析計(jì)算出電主軸在各工況下的發(fā)熱量及傳熱參數(shù);第二，利用正交仿真試驗(yàn)以熱穩(wěn)定性為指標(biāo)來(lái)尋找與工況所匹配的冷卻參數(shù)。

2、　　 本文依據(jù)電機(jī)學(xué)原理和傳熱學(xué)理論對(duì)電主軸的發(fā)熱與傳熱進(jìn)行了計(jì)算，并通過(guò)CFD仿真對(duì)電主軸冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。對(duì)電主軸溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化等提供了參考依據(jù)。全文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1.高速電主軸的發(fā)熱與傳熱分析
　　 依據(jù)電主軸電機(jī)和軸承的發(fā)熱原理，對(duì)電機(jī)在不同工作效率值下的發(fā)熱量進(jìn)行了估算，對(duì)軸承則與轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)，估算出其在各轉(zhuǎn)速的下的發(fā)熱量。根據(jù)傳熱學(xué)原理對(duì)電主軸內(nèi)部的傳熱過(guò)程進(jìn)行了分析，并計(jì)算了在不

3、同傳熱方式下的傳熱參數(shù)。
　　 2冷卻系統(tǒng)流場(chǎng)模型分析及仿真
　　 根據(jù)流體計(jì)算力學(xué)原理，對(duì)電主軸冷卻系統(tǒng)中冷卻液所處流態(tài)進(jìn)行分析，并計(jì)算出流場(chǎng)雷諾數(shù)判斷各流速下冷卻液所處的流態(tài)。根據(jù)電主軸冷卻系統(tǒng)的理論模型，應(yīng)用CFX軟件對(duì)高速電主軸冷卻系統(tǒng)進(jìn)行CFD仿真，得出電主軸在各工況下的冷卻系統(tǒng)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布云圖。
　　 3基于仿真的正交試驗(yàn)
　　 為了提高電主軸的熱穩(wěn)定性，冷卻系統(tǒng)需與電主軸工況匹配。本文通