【摘要】：數(shù)控端面外圓磨床關(guān)鍵技術(shù)之一是砂輪架的設(shè)計,而主軸和軸承是砂輪架的關(guān)鍵部分。本文主要研究主軸軸承系統(tǒng)剛性問題。主軸軸承系統(tǒng)剛性是指在磨削力或傳動力作用下抵抗變形的能力,包括主軸本身的剛性,軸承剛性和支撐部分的接觸剛性。剛性過低,則會導致降低磨削效率、加工精度和工件表面質(zhì)量,引起直波形和螺旋線缺陷。提高靜壓軸承的剛性一般通過增加油的粘度、供油壓力和減小軸承間隙,其中減小軸承間隙是提高軸承的油膜剛性的最有效方法,但是軸承間隙減小后,軸承變形量如果超過軸承間隙,則會導致軸承間隙內(nèi)的油膜遭到破壞,無法產(chǎn)生壓力差并且損傷主軸軸承系統(tǒng),所以研究主軸軸承系統(tǒng)的剛性就顯得尤為重要。本文以液體靜壓軸承為研究對象,首先根據(jù)理論公式分析液體靜壓軸承的靜態(tài)性能,為后續(xù)研究工作奠定了基礎(chǔ)。其次,通過流體力學軟件ANSYS workbench的CFX模塊對液體靜壓軸承進行流體分析,得到液體靜壓軸承的壓力場和溫度場分布,接著進行流體-固體耦合分析,得到壓力場與溫度場對主軸軸承系統(tǒng)剛性的影響,然后進行優(yōu)化編程對靜壓軸承的幾何參數(shù)進行設(shè)計改進,并且對優(yōu)化后的模型進行流體分析及流體-固體耦合分析,驗證改進后結(jié)構(gòu)的合理性。最后,研究優(yōu)化后主軸軸承系統(tǒng)的動態(tài)性能,即在考慮壓力和溫升的情況下,對液體靜壓軸承進行預應力模態(tài)分析、模態(tài)分析及諧響應分析,考慮壓力與溫度對靜壓軸承系統(tǒng)固有頻率的影響,得到靜壓軸承的幅頻特性云圖。通過分析結(jié)果可知壓力場對整個系統(tǒng)的剛性情況影響很小,提出了實際生產(chǎn)時候控制靜壓軸承的溫度重要性,并從主軸回轉(zhuǎn)摩擦功率損耗、油泵功率損耗和油泵的機械與液壓損失等幾方面分析了與溫度上升的關(guān)聯(lián)性。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG596

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本文編號：2760441