本文關(guān)鍵詞：重型龍門(mén)數(shù)控機(jī)床靜壓導(dǎo)軌的熱特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：重型與超重型機(jī)床是我國(guó)大型電力、航天航空、大型船舶、交通和大型冶金與礦山特種裝備等相關(guān)行業(yè)發(fā)展的急需，是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與綜合實(shí)力的戰(zhàn)略物資，然而關(guān)于重型機(jī)床的設(shè)計(jì)和分析技術(shù)尚不完善。液體靜壓導(dǎo)軌作為重型機(jī)床機(jī)械加工的重要運(yùn)動(dòng)部件，其工作特性的優(yōu)劣直接影響到了機(jī)床的加工精度。本文從單個(gè)油膜的流場(chǎng)研究出發(fā)，得到油膜的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)分布，以此為基礎(chǔ)，從理論和仿真兩方面對(duì)靜壓導(dǎo)軌的熱特性進(jìn)行研究，通過(guò)理論與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到靜壓導(dǎo)軌在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的溫度場(chǎng)和熱變形，可為機(jī)床的熱誤差補(bǔ)償研究提供依據(jù)。 首先從流體力學(xué)理論出發(fā)，提出靜壓導(dǎo)軌熱特性的分析方法。通過(guò)對(duì)雷諾方程進(jìn)行簡(jiǎn)化，并與能量方程聯(lián)立，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)方法，可求解油膜的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)�；趥鳠釋W(xué)基本原理，對(duì)熱應(yīng)力與熱變形計(jì)算方法進(jìn)行分析，通過(guò)建立靜壓導(dǎo)軌簡(jiǎn)化力學(xué)模型，求解熱應(yīng)力下的導(dǎo)軌變形撓曲線及最大變形量，得到導(dǎo)軌熱變形的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。 根據(jù)重型龍門(mén)機(jī)床結(jié)構(gòu)，利用UG軟件對(duì)靜壓導(dǎo)軌、溜板及靜壓油膜進(jìn)行三維建模�；陟o壓支承原理，對(duì)靜壓油膜厚度和承載力進(jìn)行了理論計(jì)算。運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)矩形和工字形油腔的靜壓油膜分別進(jìn)行了仿真分析，，對(duì)比相同外廓尺寸的兩種油膜壓力場(chǎng)分布及油膜支承力的差異。通過(guò)對(duì)比理論計(jì)算與仿真計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了用FLUENT進(jìn)行靜壓油膜特性分析的可行性。同時(shí)對(duì)油膜的速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，得到靜壓油膜的溫升，為靜壓導(dǎo)軌的熱分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。研究溜板滑移速度對(duì)靜壓油膜特性的影響，通過(guò)對(duì)比不同滑移速度下油膜的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)及支承力，得到油膜支承力與滑移速度之間的變化規(guī)律。 運(yùn)用傳熱學(xué)基本原理，計(jì)算靜壓導(dǎo)軌熱邊界條件。利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)導(dǎo)軌在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和熱變形進(jìn)行了深入分析，通過(guò)對(duì)比仿真與理論計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了分析結(jié)果的正確性。根據(jù)分析結(jié)果提出了改變橫梁導(dǎo)軌熱變形的方法，為研究靜壓導(dǎo)軌的熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響提供了一定的理論依據(jù)，進(jìn)而為機(jī)床的熱誤差補(bǔ)償研究提供了具有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：靜壓導(dǎo)軌 靜壓油膜 熱特性分析 計(jì)算流體力學(xué) 有限元
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題的研究背景和研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 液體靜壓技術(shù)10-11
• 1.2.2 液體靜壓導(dǎo)軌的研究11-13
• 1.2.3 目前存在的主要問(wèn)題13
• 1.3 課題來(lái)源與主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 1.3.1 課題的來(lái)源13
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 靜壓導(dǎo)軌熱特性分析方法及相關(guān)理論15-31
• 2.1 液體靜壓導(dǎo)軌熱特性分析方法15-16
• 2.2 流體力學(xué)相關(guān)理論16-21
• 2.2.1 經(jīng)典流體力學(xué)及潤(rùn)滑力學(xué)理論16-18
• 2.2.2 計(jì)算流體力學(xué)(CFD)理論18-21
• 2.3 熱分析基本理論21-23
• 2.3.1 溫度場(chǎng)基本方程21
• 2.3.2 導(dǎo)熱微分方程21-23
• 2.4 液體靜壓導(dǎo)軌熱變形理論計(jì)算23-30
• 2.4.1 橫梁導(dǎo)軌熱應(yīng)力分析23-26
• 2.4.2 橫梁導(dǎo)軌熱應(yīng)變撓度分析26-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 重型機(jī)床靜壓導(dǎo)軌供油系統(tǒng)選型及建模31-36
• 3.1 液體靜壓導(dǎo)軌供油系統(tǒng)31-33
• 3.1.1 重型機(jī)床靜壓系統(tǒng)的選型31-32
• 3.1.2 閉式定量供油液體靜壓系統(tǒng)32-33
• 3.2 機(jī)床橫梁靜壓導(dǎo)軌建模33-34
• 3.3 靜壓導(dǎo)軌油膜的建模34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 液體靜壓導(dǎo)軌油膜流場(chǎng)仿真研究36-56
• 4.1 FLUENT 概述36-39
• 4.1.1 軟件的基本組成36
• 4.1.2 油膜流場(chǎng)及溫度場(chǎng)的求解流程36-39
• 4.2 油膜厚度分析39-43
• 4.2.1 油膜流動(dòng)模型39
• 4.2.2 油膜厚度影響因素分析39-42
• 4.2.3 油膜厚度計(jì)算42-43
• 4.3 單個(gè)油膜仿真分析43-50
• 4.3.1 油膜網(wǎng)格模型的建立43-44
• 4.3.2 邊界條件的設(shè)定44-45
• 4.3.3 仿真結(jié)果分析45-48
• 4.3.4 溜板滑移速度對(duì)油膜特性的影響48-50
• 4.4 靜壓導(dǎo)軌熱分析邊界條件的確定50-54
• 4.4.1 總消耗功率51-52
• 4.4.2 表面換熱52-54
• 4.4.3 導(dǎo)軌熱分析邊界條件54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第5章 液體靜壓導(dǎo)軌的熱態(tài)特性有限元分析56-66
• 5.1 ANSYS 在傳熱學(xué)中的應(yīng)用56-57
• 5.2 液體靜壓導(dǎo)軌有限元模型的建立57-58
• 5.2.1 有限元模型的簡(jiǎn)化57
• 5.2.2 網(wǎng)格劃分57-58
• 5.2.3 材料和邊界條件的設(shè)定58
• 5.3 液體靜壓導(dǎo)軌熱分析58-64
• 5.3.1 液體靜壓導(dǎo)軌穩(wěn)態(tài)熱分析58-63
• 5.3.2 影響液體靜壓導(dǎo)軌熱變形的主要因素63-64
• 5.3.3 改善液體靜壓導(dǎo)軌熱變形的主要方法64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-74
• 致謝74

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本文編號(hào)：400921