基于熱管冷卻的電主軸熱特性研究.pdf

1、隨著高速機(jī)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(dòng)機(jī)和主軸做成一體，密封于殼體內(nèi)。在電主軸系統(tǒng)里，雖然裝有冷卻水套，但是電機(jī)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?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特殊，使得熱量無法及時(shí)有效地散出。主軸、軸承及其它零部件就會(huì)產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致熱變形影響機(jī)床的加工精度。在加工過程中電主軸的性能直接決定機(jī)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(qiáng)制循環(huán)油的冷卻方式對(duì)主軸電機(jī)及軸承進(jìn)

2、行冷卻，但是這種方法結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，需要額外的動(dòng)力裝置和密封裝置，使用熱管則可以避免這些問題，在當(dāng)前能源緊張的情況下，簡單、經(jīng)濟(jì)的熱管冷卻是一個(gè)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(duì)高速臥式加工中心電主軸，首先對(duì)電主軸的主要熱源、傳熱機(jī)制做了深入分析，在其基礎(chǔ)上分別模擬分析了利用冷卻套進(jìn)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(jié)果進(jìn)行比對(duì)，為改善機(jī)床的加工精度提供了理論基礎(chǔ)。
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3、研究主要內(nèi)容包括：⑴利用UG軟件建立電主軸的三維模型，對(duì)主要熱源進(jìn)行了分析，在傳熱機(jī)制以及傳熱學(xué)理論的基礎(chǔ)上，建立了電主軸系統(tǒng)的傳熱模型。⑵對(duì)電主軸系統(tǒng)建立了三維模型，在此基礎(chǔ)上利用有限元分析軟件ANSYS WORKBENCH對(duì)建立的三維模型進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)溫度場分析。⑶在對(duì)電主軸系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)溫度場分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了熱—結(jié)構(gòu)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(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)溫度場分析，并進(jìn)行了熱-