本文關(guān)鍵詞：重型數(shù)控臥式鏜車床關(guān)鍵部件熱場(chǎng)流固耦合研究

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【摘要】：重型數(shù)控臥式鏜車床作為大尺寸回轉(zhuǎn)曲面類零件的主要加工設(shè)備,在重型制造行業(yè)中具有舉足輕重的地位。由于自身和工件龐大、負(fù)載變化大、行程大等特點(diǎn),重型臥式鏜車床更容易受到轉(zhuǎn)速及環(huán)境因素的影響。而主軸箱、工作臺(tái)、底座、導(dǎo)軌作為重型數(shù)控臥式鏜車床的關(guān)鍵部件,其在運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生較大的熱誤差,降低機(jī)床的加工精度。因此研究重型數(shù)控臥式鏜車床關(guān)鍵部件的熱場(chǎng)具有重要的意義。本文以齊重?cái)?shù)控裝備有限公司研發(fā)的重型數(shù)控臥式鏜車床為研究對(duì)象,圍繞轉(zhuǎn)速和環(huán)境溫度對(duì)重型機(jī)床關(guān)鍵部件熱場(chǎng)的影響規(guī)律展開研究�？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外在重型機(jī)床傳熱和散熱方面的研究,基于流固耦合方法,通過(guò)對(duì)重型數(shù)控臥式鏜車床關(guān)鍵部件熱場(chǎng)的數(shù)值模擬,研究轉(zhuǎn)速及環(huán)境溫度對(duì)機(jī)床關(guān)鍵部件的溫度場(chǎng)、傳熱和散熱規(guī)律以及熱變形的影響。首先基于傳熱學(xué)的基本理論,采用笛卡爾坐標(biāo)系和圓柱坐標(biāo)系,將六面微元體和圓弧微元體作為物質(zhì)單元,推導(dǎo)出機(jī)床關(guān)鍵部件一般形式的導(dǎo)熱微分方程,同時(shí)確定熱場(chǎng)求解的邊界條件。其次分析各部分的發(fā)熱機(jī)理,對(duì)主要發(fā)熱部分進(jìn)行發(fā)熱量的數(shù)值計(jì)算。運(yùn)用Siemens NX三維軟件建立重型臥式鏜車床關(guān)鍵部件的固體域三維模型和流體域三維模型。依據(jù)實(shí)際條件對(duì)主軸箱、工作臺(tái)、底座、導(dǎo)軌模型合理簡(jiǎn)化。再次將建立的固體域和流體域三維模型導(dǎo)入到有限元分析軟件中,劃分網(wǎng)格,對(duì)各部件的材料屬性進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。最后根據(jù)建立的有限元分析模型,對(duì)轉(zhuǎn)速在10rpm、20rpm、30rpm、40rpm、50rpm時(shí),環(huán)境溫度分別為5°C、10°C、15°C、20°C、25°C工況下的機(jī)床關(guān)鍵部件進(jìn)行流固耦合數(shù)值模擬。通過(guò)數(shù)值模擬得到不同轉(zhuǎn)速和環(huán)境溫度下關(guān)鍵部件的溫度場(chǎng)分布圖和空氣流場(chǎng)分布圖,揭示出重型數(shù)控臥式鏜車床在不同工況下其關(guān)鍵部件溫度分布規(guī)律。通過(guò)分析工作臺(tái)表面對(duì)流換熱系數(shù)模擬值曲線,得出轉(zhuǎn)速和環(huán)境溫度對(duì)工作臺(tái)散熱的影響。進(jìn)一步獲得了不同工況關(guān)鍵部件的熱變形量,為類似重型鏜車床關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG659

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