高速電主軸熱態(tài)性能分析與實驗研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代高速加工技術的發(fā)展，高速電主軸技術得到了廣泛應用。作為高速加工機床的核心部件的高速電主軸，實現(xiàn)了加工機床的“零傳動”，簡化了其結構，且提高了其響應速度，但由于電主軸系統(tǒng)產(chǎn)熱量大，進而會引起電主軸的穩(wěn)定性問題。軸承的摩擦發(fā)熱和內(nèi)置電機的電磁損耗發(fā)熱會引起主軸的熱變形，從而會降低機床的加工精度，也會影響高速電主軸轉速的提高。與普通電機相比，高速電主軸的熱特性有著更復雜的動力學及不穩(wěn)定性。為有效分析電主軸的熱態(tài)性能，本文選用最高轉速為

2、60000r/min的磨削類高速電主軸，運用有限元法對其熱態(tài)性能進行了深入分析，并開展了溫升實驗研究。主要做了以下工作：
　?、俳榻B了電主軸基本的結構特點以及工作原理，并對電主軸系統(tǒng)的關鍵技術進行了分析，包括與熱性能分析相關的支承技術、潤滑技術和冷卻技術，以及控制角度的主軸驅(qū)動技術。
　?、诜謩e計算了主軸軸承摩擦功率損耗和內(nèi)置電機的電磁損耗，分析了整個電主軸系統(tǒng)的傳熱及散熱規(guī)律，另外確定了電主軸的熱邊界條件，理論上分析了各因

3、素對電主軸系統(tǒng)熱態(tài)性能的影響規(guī)律。
　?、劢榻B了傳熱學經(jīng)典理論和ANSYS熱分析的基本知識及基本步驟，建立了高速電主軸的有限元模型，并對之進行求解；得到了電主軸熱平衡狀態(tài)下溫度場分布情況和電主軸熱態(tài)性能的變化規(guī)律。
　?、転榱蓑炞C前面章節(jié)分析得到的結論，開展了電主軸的相關溫升實驗。介紹了實驗測試裝置和測試方法；詳細敘述了實驗測試過程和有關的注意事項；分析了所獲得的實驗測試數(shù)據(jù)；最后提出了一些改善高速電主軸熱態(tài)性能的方法，從而