基于热接触分析的电主轴热态特性研究

采用热接触有限元分析方法对电主轴的温度场进行了分析,并且通过实验对有限元分析模型进行了校核和验证,提出了改善电主轴热态特性的措施,对改进措施的效果进行有限元分析,分析表明改进措施具有良好效果。分析了在油脂润滑和油-气润滑条件下电主轴温升所引起的的热变形,结果表明降低主轴温升对减小主轴的热变形具有明显效果。     

高速永磁同步电主轴的热态特性研究

为探究高速永磁同步电主轴温度场的分布规律,并在此基础上提出改进热态特性的措施。本文在介绍了永磁同步电主轴散热机理的基础上,分析并计算了电主轴的热态参数,建立电主轴热态特性的有限元分析模型,并借助ANSYS Workbench有限元分析软件进行了稳态和瞬态的温度场仿真和求解。结果表明整个主轴温度场分布很不均匀,温度相差较大;而前、后轴承的温度变化趋势基本一致。因此要改善电主轴的热态特性,有必要合理分布主轴系统的冷却装置并适当增大相关流体参数。     

基于接触热阻的高速压力机主轴热特性研究

高速压力机曲轴热态有限元模型的准确建立对高速压力机在虚拟环境下的理论研究有着重要的意义。以有限元方法为基础,建立基于接触热阻这一边界条件的曲轴热模型,并进行温度场和热变形分析。通过电涡流传感器对曲轴实际的热变形量进行实验测量,实验结果表明,考虑接触热阻的有限元模型分析结果更接近实际工况,理论分析误差由14.46%降低到2.37%。因此考虑接触热阻这一边界条件的主轴热态有限元模型更能准确反映高速压力机曲轴的热特性,有限元模型更加合理。     

高速电主轴热—结构特性研究

文章讨论了对CX8075车铣复合加工中心高速电主轴的建模,并利用有限元软件ABAQUS分析其热—结构特性,得到电主轴系统的温度分布和热变形情况,为进一步研究机床的热误差提供了理论依据。     

基于接触热阻的机床热特性研究

考虑机床结合面接触热阻利用有限单元法对机床整机热特性进行了深入研究。以立式加工中心整机为研究对象,建立了机床热边界条件,并对机床整机模型在有、无接触热阻两种情况下的温度场分析结果进行比较,论证了接触热阻对整机温度场分布的重要性。基于机床工作空间的形成,选定了机床整机典型位置工况,利用典型位置工况下的整机温度场分析结果,并通过热结构耦合分析方法对整机进行热变形分析。引用国家机床几何精度检验标准中的线性偏差与角度偏差评价机床整机热变形规律,结果表明机床沿Z坐标方向的热变形较大,故需对该向零部件结构或参数予以着重优化改进。     

油气润滑参数对高速电主轴热特性影响的试验研究

为研究油气润滑参数对高速电主轴热特性的影响,在考虑气流压力和供油量2个因素下对高速电主轴进行热特性正交试验。结果表明:供油量对温升指标的影响最大,气流压力影响次之,二者的交互因素对温升指标的影响比较小。获得了最佳水平组合,得到了不同水平组合下电主轴各方向的热变形;分析电主轴各方向热变形不同的原因,得到在实际加工中应该重点控制主轴Z方向热变形量的结论。     

电机后置式电主轴热态特性的分析与研究

文章提出了一种新型电主轴结构,并对该电主轴在油脂润滑和油-气润滑条件下轴承的温升进行了计算与分析,最后对轴承球材料和润滑方式的选择提出了一些建设性意见.     

转子偏心对高速电主轴电磁特性的影响

电机主轴系统中定转子间不均匀间隙会在气隙磁导的作用下产生不均衡的电磁力,从而对电主轴的加工性能以及设备安全构成极大的危害。通过理论公式推导出气隙磁场的组成要素;基于气隙电磁场分析以及Ansoft有限元建模,对电主轴偏心电磁力进行了深入的研究,得出了气隙网格控制的一般条件以及不同偏心下气隙磁场的变化规律;研究了电磁力密度随偏心位移的增长趋势,并且分析了对电主轴电磁力特性起主要作用的是低次、奇数谐波。研究结果对实际工艺中主轴振动以及回转精度的影响提供了理论支撑。     

高速电主轴热态性能的有限元分析及温升控制

针对高速加工中心电主轴电机内置的特点,分析了电主轴的各种热源并计算了发热量,建立了电主轴热态特性的有限元模型,在有限元软件Ansys中对电主轴的热态特性进行分析,得出电主轴稳态温度场分布图,为冷却系统的设计提供了理论基础。采用热电偶对电机定子的温度进行检测,通过PLC的控制可对冷却系统的水流速度进行适时调节,加强对流换热的作用,进而加强电主轴的冷却效果。     

高速高精数控车床进给系统热态特性研究

以GSCK200A型数控车床的z轴滚珠丝杠进给系统为研究对象,利用ANSYS软件建立其二维轴对称有限元模型,对其进行热态特性分析,并以求得的温度场为依据进行热-结构耦合分析,计算出丝杠轴的热变形,为数控车床的研发提供依据.     

硼钢板热冲压成形过程接触热阻研究

高强度钢热成形中,板料的冷却路径直接影响成形后零件的力学性能,可靠的接触热阻能提高热成形温度场模拟计算结果的准确性。为了研究热冲压成形过程中板料与模具界面间的接触热阻,以WH1300HF热成形用无涂层硼钢板为研究对象,在小型实验伺服压力机上进行了硼钢板的热冲压平模实验,得到了不同压强下板料淬火冷却曲线及模具温度冷却曲线,并通过顺序函数法计算出板料和模具接触界面的热流密度及接触热阻。研究结果表明,板料与模具间界面的热流密度峰值随压强增加而增加,接触热阻稳定值随压强增加而减小。根据能量守能定律,计算出热冲压硼钢板马氏体相变潜热及平模淬火实验中马氏体相变分数。     

轴芯冷却对电主轴热-机械特性影响的实验研究

电主轴的热特性与机械特性相互作用,采用轴芯冷却在降低电主轴温升的同时也会影响其机械特性。对具有轴芯冷却结构的150SD电主轴进行热特性、静刚度和动态响应测试,研究轴芯冷却对电主轴热-机械特性的影响。结果表明：轴芯冷却减少了电主轴系统热平衡时间和轴向热变形,但会导致不同转速下系统静刚度和1、2阶固有频率降低。在设计阶段需要对轴芯冷却电主轴从悬伸量、跨距和几何尺寸等方面进行综合优化设计,提高其机械特性。     

高速电主轴辐射噪声特性分析

研究了3种电主轴的辐射噪声特性。通过实验测量了电主轴辐射噪声,分析了全陶瓷轴承电主轴、钢轴承电主轴和无内圈式陶瓷轴电主轴辐射噪声的时频特性。实验结果表明:提高旋转速度,全陶瓷轴承电主轴与钢轴承电主轴辐射噪声均呈增大趋势,且辐射噪声中含有旋转频率和2倍转频特征,而无内圈式陶瓷轴电主轴的辐射噪声呈现波动式变化,其声压级高于其他2种电主轴,且频谱较为杂乱;在高转速时全陶瓷轴承电主轴声波具有明显的周期性;3种电主轴辐射噪声中均具有较高的摩擦与冲击噪声。     

基于接触热阻的龙门加工中心热态性能研究

针对龙门加工中心整机热力学性能分析的需要,综合考虑机床结构特点、内外部热源的影响,使用有限元分析软件ANSYS Workbench对整机进行未加载接触热阻和加载接触热阻两种情况下的稳态热分析。将加载结合面接触热阻的温度场作为载荷,对加工中心进行热变形分析。结果表明结合面接触热阻对整机温度场的分布有较大的影响,为加工中心结构优化及整机综合热误差补偿提供了理论依据。     

高速电主轴轴承温度影响因素研究

选取电主轴温升为研究对象,分别验证油气润滑系统与冷却系统的工作参数对高速电主轴工作性能的影响。采用单一因素实验法,通过电主轴实验平台对不同工况下电主轴后端轴承温升进行实验分析。结果表明：在冷却水流量为034 L/min、润滑压力为040 MPa、供油间隔为120 s时电主轴温升较小。     

超高速磨削电主轴热特性分析

为了探明超高速磨削电主轴的内部温度情况,以及各部分温升引起的部件变形,文章以内装同步电机电主轴为研究对象,分析了其热量传递过程,计算了电主轴电机定子和轴承的发热量及各部分对流换热数,并对其稳态温度场、瞬态温度场及热-结构耦合场进行了分析。分析结果表明电主轴内部温度分布是极不均匀的,前后轴承与定转子之间存在很大的温差,各部件不同的热膨胀量造成了主轴轴头部分的热变形,影响了电主轴的精度和稳定性。     

界面接触热阻影响因素的实验研究

通过自制的接触热阻实验装置分别对接触热阻的主要影响因素-接触表面温度、接触压力以及表面均方根粗糙度等进行了较为深入的实验研究。同时，实验还对热流方向的改变以及中间介质（石墨）对接触热阻的影响进行了研究，结果证实了热流方向的改变会导致接触热阻值的变化，热流方向由钢到铝的接触热阻值较由铝到钢的小。     

高速电主轴热误差实验与预测建模

数控加工中心采用高速电主轴,由于电主轴发热导致主轴工作端明显热延伸,严重影响加工精度。以数控精雕机用永磁同步电主轴为研究对象,通过建立热特性实验平台,测试电主轴在不同转速、不同工作条件下的特征温度和热误差数据,建立基于自然指数函数的电主轴轴向热误差预测模型。在不同的工况下对模型的补偿结果进行实验验证,验证结果表明:该预测模型简单、精度较高,且建模成本较低,可以快速应用到实际的加工环境中。     

接触热阻对双金属复合管热胀接影响的试验研究

提出了一种新型双金属复合管热液压成形技术。通过设计制造的热液压装置进行了接触热阻测量试验和双金属管热液压复合试验,探究了热液压技术中传热过程对复合管结合力的影响。通过多组双金属复合管试验对比,证明了热液压复合管具有热阻小、结合力大和传热效率高的优势。结果表明,热液压成形技术能够实现传统工艺无法实现的"外弱内强"型复合管胀合成形。     

高速电主轴冷却系统试验研究

针对高速电主轴实际运行中主轴内部发热量大、温度升高等导致主轴热变形而影响电主轴加工精度问题,以某型电主轴为研究对象,通过仿真与试验结合的方法探究冷却系统冷却能力。阐述电主轴热态特性;分析螺旋和循环冷却系统的有限元仿真结果;进行冷却系统对比试验,验证仿真结果。结果表明:螺旋冷却系统稳态下整体冷却效果和冷却速率都优于循环冷却系统。研究结果为电主轴设计、优化与开发提供了一定的技术参考。