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)控機床的核心部件，其性能決定著整機的加工精度、效率和使用壽命。為了減小高速電主軸的發(fā)熱對其加工性能的影響，通常電主軸都配有冷卻潤滑系統(tǒng)來及時地帶走熱量，使電主軸處于最佳的溫度場。本文研究思路為:第一，通過對電主軸的發(fā)熱與傳熱的分析計算出電主軸在各工況下的發(fā)熱量及傳熱參數(shù);第二，利用正交仿真試驗以熱穩(wěn)定性為指標來尋找與工況所匹配的冷卻參數(shù)。

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

3、同傳熱方式下的傳熱參數(shù)。
　　 2冷卻系統(tǒng)流場模型分析及仿真
　　 根據(jù)流體計算力學(xué)原理，對電主軸冷卻系統(tǒng)中冷卻液所處流態(tài)進行分析，并計算出流場雷諾數(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軟件對高速電主軸冷卻系統(tǒng)進行CFD仿真，得出電主軸在各工況下的冷卻系統(tǒng)溫度場和流場分布云圖。
　　 3基于仿真的正交試驗
　　 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