超高速空氣靜壓電主軸熱特性分析.pdf

1、空氣靜壓電主軸具有低摩擦特性、優(yōu)良的高低速和高低溫性能，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、回轉(zhuǎn)精度高、噪音低、振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)鏈短、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)，在精密超高速輕載切削裝備中得到了廣泛的應(yīng)用。其熱態(tài)特性是影響主軸工作穩(wěn)定性和機(jī)床加工精度的重要因素。因此，針對(duì)空氣靜壓電主軸的熱態(tài)特性研究對(duì)提高主軸的熱穩(wěn)定性保證主軸的熱剛度具有重要意義。目前國(guó)內(nèi)電主軸熱態(tài)特性的研究對(duì)象主要集中于高速大功率滾動(dòng)軸承電主軸，而針對(duì)超高速空氣靜壓軸承電主軸熱態(tài)特性的研究很少。<

2、br>　　 本文以超高速空氣靜壓電主軸為研究對(duì)象，采用三維有限元建模與仿真分析方法，對(duì)電主軸的熱態(tài)特性進(jìn)行相關(guān)的仿真分析，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，主要研究工作包括：⑴對(duì)超高速空氣靜壓電主軸內(nèi)部熱力學(xué)特性進(jìn)行分析，得到絕熱等熵狀態(tài)下空氣軸承的生熱和傳熱機(jī)制。得出空氣靜壓軸承的生熱、傳熱規(guī)律、影響軸承溫升的主要因素以及空氣靜壓軸承的模型簡(jiǎn)化方法。⑵采用有限元分析方法，對(duì)超高速空氣靜壓電主軸進(jìn)行了三維實(shí)體建模，充分考慮內(nèi)裝電機(jī)和空氣靜壓軸承等關(guān)鍵

3、部件的幾何結(jié)構(gòu)；在有限元實(shí)體模型中根據(jù)各零件的裝配關(guān)系，考慮了熱接觸對(duì)結(jié)構(gòu)傳熱的影響；對(duì)空氣靜壓電主軸熱源和散熱特性進(jìn)行精確分析和量化計(jì)算，得到電主軸主要熱源的生熱率以及主軸各部位的換熱系數(shù)以及它們與主軸結(jié)構(gòu)、主軸轉(zhuǎn)速、冷卻系統(tǒng)水流量、氣路系統(tǒng)氣流量、環(huán)境溫度等因素的關(guān)系；對(duì)比分析了不同工況條件下、不同轉(zhuǎn)速、不同材料表面發(fā)射率下的主軸溫度場(chǎng)分布結(jié)果，提出了改善空氣靜壓電主軸溫度場(chǎng)分布的具體措施。⑶最后，對(duì)空氣靜壓電主軸空載時(shí)的熱態(tài)特性進(jìn)