基于熱管冷卻的電主軸熱特性研究.pdf

1、隨著高速機床的快速發(fā)展，電主軸已不同于傳統(tǒng)的主軸系統(tǒng)，而是將電動機和主軸做成一體，密封于殼體內。在電主軸系統(tǒng)里，雖然裝有冷卻水套，但是電機的發(fā)熱以及軸承的摩擦生熱，給主軸系統(tǒng)帶來大量熱，又因為其結構特殊，使得熱量無法及時有效地散出。主軸、軸承及其它零部件就會產生溫度梯度，導致熱變形影響機床的加工精度。在加工過程中電主軸的性能直接決定機床的加工精度，因此必須采取一定的措施控制電主軸的溫度。目前一般采取強制循環(huán)油的冷卻方式對主軸電機及軸承進

2、行冷卻，但是這種方法結構相對復雜，需要額外的動力裝置和密封裝置，使用熱管則可以避免這些問題，在當前能源緊張的情況下，簡單、經濟的熱管冷卻是一個值得注重的研究方向。本文提出了一種基于熱管的電主軸冷卻方式針對高速臥式加工中心電主軸，首先對電主軸的主要熱源、傳熱機制做了深入分析，在其基礎上分別模擬分析了利用冷卻套進行熱交換電主軸和熱管冷卻下電主軸溫度場及熱變形情況，并將兩者的模擬結果進行比對，為改善機床的加工精度提供了理論基礎。
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3、研究主要內容包括：⑴利用UG軟件建立電主軸的三維模型，對主要熱源進行了分析，在傳熱機制以及傳熱學理論的基礎上，建立了電主軸系統(tǒng)的傳熱模型。⑵對電主軸系統(tǒng)建立了三維模型，在此基礎上利用有限元分析軟件ANSYS WORKBENCH對建立的三維模型進行了穩(wěn)態(tài)溫度場分析。⑶在對電主軸系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)溫度場分析的基礎上，對其進行了熱—結構耦合及熱變形情況的分析。⑷建立了熱管冷卻電主軸系統(tǒng)的三維模型，在有限元分析軟件里對其進行了穩(wěn)態(tài)溫度場分析，并進行了熱-