基于热载荷优化修正的电主轴热特性分析方法

针对经验公式获得的热载荷与实际相比存在误差,提出一种电主轴的热特性仿真分析方法。首先,借助Ansys Workbench仿真平台建立考虑冷却液动态换热和轴承内圈-转轴、轴承外圈-轴承套接触热阻的电主轴温度场热-流-固耦合模型;其次,在仿真模型基础上,采用遗传算法,综合对生热部件生热量和各换热表面换热系数进行优化修正,将修正后的生热量和换热系数作为热载荷条件,建立高速电主轴热载荷优化修正模型。并基于该模型研究了冷却液热耗散量与热源生热功率之间的动态关系;最后,通过电主轴温升实验验证了该模型的准确性。结果表明:该优化修正模型能够有效提高电主轴的温度场仿真精度,并且冷却液供液温度比环境温度约低2℃情况时,主轴结构与冷却液达到最佳的生热-散热平衡。     

不同微结构静压轴承油膜流动特性研究

在剪切力和压缩力共同作用下,液体静压轴承黏性油膜的液阻和流速会发生变化,导致油膜的散热能力不稳定,而增加油膜流动阻力,减小流动速度可以有效提高油膜的散热能力。为增加流体的扰动进而增强换热,在静压轴承工作面上加工不同的微结构(矩形、三角形、椭圆形),通过数值仿真方法研究微结构在不同跨度、不同深度、不同间距下对轴承工作面油膜流动速度的影响,得到黏性油膜增阻减速的有效范围。结果表明：综合微结构深度、跨度、间距变化对油膜液阻的影响,矩形微结构增阻效果最明显,椭圆形微结构次之,三角形微结构最差;当微结构间距单一变化时,只有矩形微结构可起到降低流场平均速度的作用。因此,矩形微结构可起到增阻减速的作用,且增阻减速的最佳间距范围为0.01～0.04 mm。