油氣潤滑高速機(jī)械主軸軸承的溫度特性研究.pdf

1、隨著機(jī)床向著高速、高精度和柔性自動(dòng)化方向發(fā)展，人們對機(jī)床的加工精度提出了越來越高的要求。在影響機(jī)床加工精度的各種誤差中，熱誤差占到40％~70%左右，而主軸軸承是主要的熱誤差源，因此控制主軸軸承溫度對提高機(jī)床系統(tǒng)的加工精度至關(guān)重要。油氣潤滑作為一種高效環(huán)保的潤滑方式，能夠有效地控制軸承的溫升，但是油氣潤滑效率對其參數(shù)具有較高的敏感性。不同條件下，針對不同的研究對象，油氣潤滑參數(shù)的影響規(guī)律呈現(xiàn)較大差異性。本文以油氣潤滑高速機(jī)械主軸為研究對

2、象，開展了主軸滾動(dòng)軸承的熱態(tài)特性分析、主軸軸承溫升的有限元仿真分析、油氣潤滑機(jī)械主軸軸承試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和主軸軸承溫升試驗(yàn)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了主軸滾動(dòng)軸承熱分析模型?；跓崃W(xué)和傳熱學(xué)的理論，對主軸的生熱和傳熱機(jī)制進(jìn)行分析；考慮機(jī)械主軸工況，分析主軸軸承的受力，然后根據(jù)Palmgren經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算了軸承的摩擦生熱；基于熱阻網(wǎng)絡(luò)法建立主軸單元的熱傳遞方程，并推導(dǎo)出軸承外圈中心節(jié)點(diǎn)的溫度計(jì)算公式。⑵利用有限元軟件ANS

3、YS對主軸溫度場進(jìn)行仿真分析。建立了油氣潤滑機(jī)械主軸的有限元模型，計(jì)算了主軸前后軸承的生熱率以及各個(gè)對流換熱系數(shù)，研究了轉(zhuǎn)速、載荷、潤滑油粘度和壓縮空氣流量4個(gè)因素對主軸軸承溫升的影響，并以主軸前端軸承在不同轉(zhuǎn)速下的溫升為例，說明了有限元仿真結(jié)果的合理性。⑶搭建了油氣潤滑機(jī)械主軸軸承溫度特性試驗(yàn)平臺。試驗(yàn)臺采用臥式布置的功率流開放式傳動(dòng)方案，分別對試驗(yàn)臺的機(jī)械與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、油氣潤滑系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)和加載系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)與選型，最終完成