高速銑削加工中零件的加工質(zhì)量很大程度上取決于主軸的動(dòng)態(tài)特性及系統(tǒng)的運(yùn)行平穩(wěn)性,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下,采用氣體軸承為支撐的電主軸氣膜流場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間存在強(qiáng)耦合作用。為適應(yīng)高速精密加工發(fā)展需求,對(duì)于不同載荷激勵(lì)及各種工況下的高速氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合分析尤為重要。本論文以氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象,針對(duì)以靜壓氣體軸承為支撐的高速軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在銑削過(guò)程中氣膜流場(chǎng)及轉(zhuǎn)子位移動(dòng)態(tài)響應(yīng)、轉(zhuǎn)子軸心軌跡、流場(chǎng)壓力變化等方面進(jìn)行深入研究:基于流固耦合法分析轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子軸心軌跡及動(dòng)態(tài)特性系數(shù)變化規(guī)律,通過(guò)對(duì)模型的CFD數(shù)值建模及N-S方程的推導(dǎo)分析軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸心軌跡和頻譜特性,并結(jié)合軸承動(dòng)態(tài)特性系數(shù)進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)子軸心軌跡的變化規(guī)律。結(jié)果表明:轉(zhuǎn)子軸心軌跡受轉(zhuǎn)速影響很大。系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速20000r/min時(shí)出現(xiàn)明顯的渦動(dòng)現(xiàn)象,軸心軌跡開(kāi)始發(fā)散,轉(zhuǎn)子達(dá)到共振頻率,軸承的穩(wěn)定性變差。采用CFD數(shù)值計(jì)算,分區(qū)劃分、局部加密的三維建模方法,并結(jié)合流固耦合法研究整個(gè)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同階躍載荷作用下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的變化趨勢(shì)和流場(chǎng)的分布規(guī)律。與穩(wěn)態(tài)階躍載荷相比,瞬態(tài)階躍力下轉(zhuǎn)子超調(diào)量明顯減小,且轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定時(shí)間也... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１五軸高速銑削加工中心??Ｆｉｇ．?１．１?Ｆｉｖｅ－ａｘｉｓ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｍｉｌｌｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｉｎｇ?ｃｅｎｔｅｒ??

大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文??２空載下軸承－轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性??本章以軸承－轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于雙向流固耦合數(shù)值仿真，通過(guò)對(duì)軸承及轉(zhuǎn)子??的物理建模、數(shù)值耦合分析及Ｎ－Ｓ方程的推導(dǎo)得出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性系數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)??律，結(jié)合轉(zhuǎn)子承軸心軌跡圖和頻譜圖，分析了不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)子軸心軌跡及轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)位??移響應(yīng)變化規(guī)律。??２．１氣體軸承－轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成??Ｉ?Ｉ??ｎ！??９??１，?０１６?Ｊ??Ｉ、８－法蘭盤(pán)；２－上端徑向軸承；３－殼體；４－冷卻裝置；??５－電機(jī)；６－上端止推軸承；７－徑向止推聯(lián)合軸承；９－轉(zhuǎn)子??圖２．１氣體軸承－轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成??Ｆｉｇ．?２．１?Ｇａｓ?ｂｅａｒｉｎｇ－ｒｏｔｏｒ?ｓｙｓｔｅｍ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??圖２．１為采用以氣體軸承為支承的電主軸結(jié)構(gòu)示意圖。主要包括氣體軸承組、轉(zhuǎn)子、??電機(jī)等部件。徑向止推氣體軸承、徑向氣體軸承、止推氣體軸承共同組成氣體軸承組。??整個(gè)軸承－轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由氣體軸承組提供支撐，供氣方式采用外部供氣為主，動(dòng)壓效應(yīng)為輔??的。??－７－??

流固耦合作用下氣體軸承－轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化??蠢??Ａ??１－徑向軸承；２－轉(zhuǎn)子??圖２．２徑向氣體軸承結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２．２?Ｒａｄｉａｌ?ｇａｓ－ｂｅａｒｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??表２．１徑向軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)??Ｔａｂ．?２．１?Ｒａｄｉａｌ?ｂｅａｒｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??參數(shù)?數(shù)值??下端／上端軸承長(zhǎng)度??６０／５０??Ｌ／ｍｍ??軸承直徑Ｄ／ｍｍ?５０??孔徑?ｃ／／ｍｍ?０．２５??平均氣膜間隙ＣＶ／ｍｍ?０．０２８??兩排進(jìn)氣孔距離?１??３０??厶?〇／ｍｍ??節(jié)流孔數(shù)?１２??排數(shù)?２??圖２．２所示為徑向靜壓氣體軸承的結(jié)構(gòu)，采用雙排節(jié)流孔供氣方式，采用環(huán)面節(jié)流??形式，節(jié)流孔沿圓周方向均勻分布。??２．２流固耦合原理及控制方程??流體場(chǎng)與固體場(chǎng)的耦合作用被稱之為“流－固耦合作用”。流場(chǎng)通過(guò)施加丁鬧體場(chǎng)的??法向或切向壓力而影響固體場(chǎng)的應(yīng)力分布，應(yīng)力通過(guò)改變流場(chǎng)的旭力和流速分布?xì)饽さ??承載和剛件：。??本文利用數(shù)偵解法分析軸承－轉(zhuǎn)子系統(tǒng)流場(chǎng)體場(chǎng)的動(dòng)態(tài)特性，通過(guò)建立物理模??型、耦合方程、設(shè)罝邊界條ｆ丨．以及耦合計(jì)筧對(duì)系統(tǒng)進(jìn)彳丁瞬態(tài)分析。流固耦合主要通過(guò)流??體與固體之間的耦合面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，并通過(guò)流體控制方程、固體控制方程和耦合控制方程??－８－??


本文編號(hào)：2957730