本文關(guān)鍵詞：重型數(shù)控立車靜壓轉(zhuǎn)臺熱特性分析及優(yōu)化

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【摘要】：伴隨科學(xué)技術(shù)日新月異的高速發(fā)展,航空、航天、能源、船舶制造過程中對大件加工要求越來越趨向于極端化,對重型機(jī)床加工的精度、承載能力、加工速度和尺寸等都提出了越來越高的要求。目前受國內(nèi)機(jī)床設(shè)計與制造技術(shù)水平限制,導(dǎo)致重型機(jī)床中的關(guān)鍵部件靜壓轉(zhuǎn)臺在技術(shù)指標(biāo)上與國外先進(jìn)產(chǎn)品存在較大差距,加之對靜壓轉(zhuǎn)臺發(fā)熱機(jī)理及其熱態(tài)性能研究不夠深入,特別是在重載應(yīng)用工況下,隨著工作臺轉(zhuǎn)速的升高,油膜發(fā)熱量增大油溫升高,導(dǎo)致靜壓轉(zhuǎn)臺溫度也升高,不僅導(dǎo)致數(shù)控轉(zhuǎn)臺發(fā)生熱變形,直接影響重型數(shù)控機(jī)床加工精度,另外還會使承載油膜變薄,進(jìn)而使靜壓轉(zhuǎn)臺由于變形導(dǎo)致潤滑失效,由此限制了重型機(jī)床靜壓轉(zhuǎn)臺性能的改進(jìn)和提升。因此,開展對重型機(jī)床靜壓轉(zhuǎn)臺油膜流場、壓力場、溫度場及靜壓轉(zhuǎn)臺的變形場研究是解決上述問題的關(guān)鍵。本文以“齊重數(shù)控裝備股份有限公司”(以下簡稱齊重)所研制的VCM500×31/32L-MC重型數(shù)控立車靜壓轉(zhuǎn)臺作為研究對象,通過對靜壓轉(zhuǎn)臺導(dǎo)軌之間的間隙油膜發(fā)熱機(jī)理分析,開展了油膜發(fā)熱對重型立車靜壓轉(zhuǎn)臺熱變形量的影響規(guī)律的研究。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:1.針對恒流供油的重型數(shù)控立車靜壓轉(zhuǎn)臺及其扇形油腔油墊,在對傳熱學(xué)相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上,通過對靜壓轉(zhuǎn)臺簡化,構(gòu)建出靜壓轉(zhuǎn)臺流-固-熱耦合分析有限元模型以及單個油墊的有限元分析模型。2.基于計算流體力學(xué)、摩擦學(xué)理論知識,對油膜封油邊的流量、溫升等公式進(jìn)行理論計算分析后得到,影響油膜溫升因素有:油膜厚度、液壓油材料特性(比熱、粘度等)、油墊幾何參數(shù)等。利用Fluent軟件對油膜流場及溫度場進(jìn)行模擬仿真,并分析了不同粘度潤滑油、工作臺轉(zhuǎn)速、油泵流量對油膜溫升的影響規(guī)律。3.運(yùn)用熱傳導(dǎo)理論及流-固耦合分析原理,基于ANSYS Workbench平臺將靜壓轉(zhuǎn)臺溫度場數(shù)值模擬結(jié)果作為溫度載荷加載到工作臺和底座上計算轉(zhuǎn)臺熱變形。同時在齊重的機(jī)床上搭建試驗(yàn)平臺,對油液的溫度及工作臺熱變形量進(jìn)行實(shí)際測試,將靜壓油溫升試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析。4.從結(jié)構(gòu)熱特性優(yōu)化出發(fā),針對工作臺筋板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及油墊封油邊寬度進(jìn)行優(yōu)化分析,并提出了一系列改進(jìn)措施,為重型數(shù)控機(jī)床靜壓轉(zhuǎn)臺的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)及仿真數(shù)據(jù),同時能為靜壓油發(fā)熱控制的實(shí)際工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：重型立車靜壓轉(zhuǎn)臺 靜壓油膜 熱特性分析 優(yōu)化設(shè)計 計算流體力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 液體靜壓技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 液體靜壓支承溫升研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 液體靜壓支承熱變形研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 液體靜壓支承油腔結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及方法16-18
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 研究方法及技術(shù)路線17-18
• 第二章 重型數(shù)控立車靜壓轉(zhuǎn)臺有限元建模18-33
• 2.1 靜壓轉(zhuǎn)臺熱特性分析相關(guān)理論18-26
• 2.1.1 流體力學(xué)相關(guān)理論18-22
• 2.1.2 熱傳導(dǎo)基本理論22-26
• 2.2 重型立車靜壓轉(zhuǎn)臺簡介26-29
• 2.2.1 重型數(shù)控立車靜壓轉(zhuǎn)臺供油系統(tǒng)26-27
• 2.2.2 重型立車靜壓工作臺的特點(diǎn)27-29
• 2.3 重型立車靜壓轉(zhuǎn)臺有限元建模29-32
• 2.3.1 單個油墊油膜模型建立29-30
• 2.3.2 重型立車靜壓轉(zhuǎn)臺三維CAD模型建立30-32
• 2.3.3 重型立車靜壓轉(zhuǎn)臺有限元模型32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 重型數(shù)控立車靜壓轉(zhuǎn)臺油膜熱特性分析33-49
• 3.1 恒流量扇形油墊油膜特性分析33-38
• 3.1.1 扇形油墊簡化模型33-34
• 3.1.2 恒流量扇形油墊相關(guān)理論公式計算34-38
• 3.1.3 影響油膜溫升的因素分析38
• 3.2 靜壓轉(zhuǎn)臺扇形油腔油膜數(shù)值仿真38-43
• 3.2.1 油腔內(nèi)部流場與溫度場數(shù)值仿真38-42
• 3.2.2 油膜縫隙溫升數(shù)值計算與理論計算對比42-43
• 3.3 扇形油腔油膜熱特性數(shù)值研究43-48
• 3.3.1 潤滑油粘度對油膜溫升的影響43-44
• 3.3.2 工作臺轉(zhuǎn)速對油膜溫升的影響44-45
• 3.3.3 入.流量對油膜溫升的影響45-47
• 3.3.4 多種因素耦合作用對油膜溫升的影響47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 重型數(shù)控立車靜壓轉(zhuǎn)臺熱特性分析49-63
• 4.1 流-固耦合方法原理分析49
• 4.2 靜壓轉(zhuǎn)臺溫度場數(shù)值分析49-54
• 4.2.1 表面對流換熱系數(shù)計算50-53
• 4.2.2 熱邊界條件設(shè)定53
• 4.2.3 溫度場仿真分析53-54
• 4.3 靜壓轉(zhuǎn)臺變形場數(shù)值計算54-58
• 4.3.1 靜壓轉(zhuǎn)臺底座熱變形仿真分析54-56
• 4.3.2 工作臺熱變形仿真56-58
• 4.4 靜壓轉(zhuǎn)臺關(guān)鍵位置的熱變形實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證58-62
• 4.4.1 試驗(yàn)內(nèi)容與試驗(yàn)裝置搭建58-59
• 4.4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析59-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 重型數(shù)控立車靜壓轉(zhuǎn)臺熱特性優(yōu)化設(shè)計63-70
• 5.1 基于流-固耦合方法的工作臺筋板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計63-65
• 5.1.1 優(yōu)化條件施加63-64
• 5.1.2 工作臺優(yōu)化結(jié)果分析64-65
• 5.2 油墊結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計65-68
• 5.2.1 油墊結(jié)構(gòu)特性分析65-66
• 5.2.2 油墊結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化過程及分析66-68
• 5.3 其它改善靜壓轉(zhuǎn)臺熱變形的措施68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 全文工作總結(jié)70-71
• 6.2 后續(xù)工作展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果77-78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周X;熊萬里;呂浪;陽雪兵;;液體靜壓轉(zhuǎn)臺技術(shù)綜述[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2011年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張艷芹;基于FLUENT的靜壓軸承流場及溫度場研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2007年

2 潘慧;由直線電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)的靜壓導(dǎo)軌的研究[D];東華大學(xué);2012年

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本文編號：630435