【摘要】：高速電主軸作為機(jī)床的核心功能部件之一,是實(shí)現(xiàn)高速加工,提高加工效率,不可或缺的重要單元,對(duì)機(jī)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(huì)產(chǎn)生大量的熱,同時(shí)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(jìn)入不可避免的會(huì)對(duì)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(jì)損失,因此對(duì)電主軸進(jìn)行內(nèi)部空氣流場(chǎng)對(duì)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(duì)象,建立電主軸內(nèi)部空氣流場(chǎng)仿真模型,分析了電主軸轉(zhuǎn)速和氣隙對(duì)其冷卻密封效果的影響。搭建并進(jìn)行電主軸出口流體流態(tài)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和流體流速檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),具體研究工作如下:(1)對(duì)電主軸內(nèi)部空氣流場(chǎng)流態(tài)、可壓縮性以及油氣潤滑電主軸壓縮空氣屬性進(jìn)行分析研究;對(duì)計(jì)算空氣流場(chǎng)所使用的納維斯托克斯方程進(jìn)行分析推導(dǎo),并對(duì)模型中使用的N-S方程進(jìn)行理論分析。(2)建立電主軸內(nèi)部空氣流場(chǎng)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(duì)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(shí),定、轉(zhuǎn)子氣隙間高速流區(qū)域面積逐漸增加,流場(chǎng)分布均勻,空氣流體對(duì)定轉(zhuǎn)子間隙的冷卻效果逐漸增強(qiáng);同時(shí),隨著電主軸轉(zhuǎn)速的增加,軸承內(nèi)部流場(chǎng)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(duì)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(duì)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(shí)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(shí),電主軸前端出口處徑向方向上負(fù)壓區(qū)域面積逐漸增大,回流現(xiàn)象逐漸變得嚴(yán)重,密封效果變差。同時(shí),氣隙越大,主軸前端出口空氣流體流速增長速率對(duì)主軸轉(zhuǎn)速越敏感。轉(zhuǎn)速增加到24000r/min時(shí),氣隙值越大,回流現(xiàn)象越嚴(yán)重,密封效果越差。(4)搭建電主軸前端流體流態(tài)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)電主軸前端空氣流體流態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究;搭建電主軸前后兩端空氣流體流速檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè),經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,前后兩端出口處空氣流體流速實(shí)驗(yàn)和仿真相對(duì)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(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2671700