【摘要】：高速電主軸作為機床的核心功能部件之一,是實現(xiàn)高速加工,提高加工效率,不可或缺的重要單元,對機床加工精度有著重要的影響。高速電主軸在工程應(yīng)用中會產(chǎn)生大量的熱,同時往往處于多水汽、多塵等復(fù)雜的加工環(huán)境,熱量的產(chǎn)生和灰塵水汽的進入不可避免的會對電主軸造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷,縮短電主軸使用壽命,造成巨大的經(jīng)濟損失,因此對電主軸進行內(nèi)部空氣流場對電主軸冷卻密封效果的影響分析有著十分重要的意義。本文以100MD60Y4電主軸為研究對象,建立電主軸內(nèi)部空氣流場仿真模型,分析了電主軸轉(zhuǎn)速和氣隙對其冷卻密封效果的影響。搭建并進行電主軸出口流體流態(tài)檢測實驗平臺和流體流速檢測實驗平臺,具體研究工作如下:(1)對電主軸內(nèi)部空氣流場流態(tài)、可壓縮性以及油氣潤滑電主軸壓縮空氣屬性進行分析研究;對計算空氣流場所使用的納維斯托克斯方程進行分析推導(dǎo),并對模型中使用的N-S方程進行理論分析。(2)建立電主軸內(nèi)部空氣流場模型,以轉(zhuǎn)速、氣隙為因素,仿真分析了電主軸油氣潤滑系統(tǒng)對軸承、定轉(zhuǎn)子冷卻效果的影響。仿真分析指出:當(dāng)轉(zhuǎn)速大于30000r/min時,定、轉(zhuǎn)子氣隙間高速流區(qū)域面積逐漸增加,流場分布均勻,空氣流體對定轉(zhuǎn)子間隙的冷卻效果逐漸增強;同時,隨著電主軸轉(zhuǎn)速的增加,軸承內(nèi)部流場內(nèi)流速均勻,靠近氣隙一側(cè)的軸承冷卻效果更好;氣隙值變化對軸承部分的冷卻效果無明顯影響。(3)基于上述模型,以轉(zhuǎn)速、氣隙為因素,仿真分析了電主軸油氣潤滑壓縮空氣對密封效果的影響。仿真分析表明:在低轉(zhuǎn)速條件下,前端出口空氣流體分布不均,密封效果較差;高轉(zhuǎn)速時沿前端環(huán)狀出口徑向形成速度梯度,流體分布均勻;當(dāng)轉(zhuǎn)速升高至24000r/min時,電主軸前端出口處徑向方向上負壓區(qū)域面積逐漸增大,回流現(xiàn)象逐漸變得嚴重,密封效果變差。同時,氣隙越大,主軸前端出口空氣流體流速增長速率對主軸轉(zhuǎn)速越敏感。轉(zhuǎn)速增加到24000r/min時,氣隙值越大,回流現(xiàn)象越嚴重,密封效果越差。(4)搭建電主軸前端流體流態(tài)檢測實驗平臺,并對電主軸前端空氣流體流態(tài)進行實驗研究;搭建電主軸前后兩端空氣流體流速檢測實驗平臺,并對不同轉(zhuǎn)速、不同氣隙條件下電主軸前后兩端空氣流體流速進行實驗檢測,經(jīng)過實驗驗證,前后兩端出口處空氣流體流速實驗和仿真相對誤差分別為7.2%和3.1%,均在規(guī)定范圍內(nèi),證明仿真結(jié)果真實可靠。
【圖文】：

圖１．１電主軸基本結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｏｆ邋ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ邋ｓｐｉｎｄｌｅ逡逑

圖１．２油氣潤滑系統(tǒng)逡逑
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659

【參考文獻】

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本文編號：2671700