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《数控螺旋锥齿轮磨齿机主轴系统的温度场分析与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、制造工艺/工艺装备现代制造工程2009年第2期数控螺旋锥齿轮磨齿机主轴系统的*温度场分析与仿真宁子超,唐进元,周贤(中南大学机电工程学院现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室,长沙410083)摘要:以某种数控螺旋锥齿轮磨齿机为研究对象,分析其主轴系统的主要热源、传热途径及边界条件,在此基础上建立主轴系统热特性分析的有限元模型。用有限元法计算三维瞬态温度场分布,得到主轴系统达到热平衡的时间约为3h,最高温度发生在前端轴承处,最高温升为28.275,为以后计算主轴的热变形及优化设计散热结构奠定了基础。关键词:主轴系统;热分析;有限元法;瞬态温度场中图分类号:TP3919
2、文献标识码:A文章编号:16713133(2009)02006504AnalysisandsimulationofthetemperaturefieldofCNCspiralbevelgearsgrindermachinespindlesystemNINGZichao,TANGJinyuan,ZHOUXian(KeyLaboratoryofModernComplexEquipmentDesignandExtremeManufacturing,CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,CentralSouthUniversit
3、y,Changsha410083,CHN)Abstract:OneCNCspiralbevelgearsgrindermachineisinvestigated,andtheprincipalheatsources,heattransfermediaandboundaryconditionsofitsspindlesystemareanalyzed,thenthefiniteelementmodelforthermalcharacteristicsanalysisisfounded.The3Dtransienttemperaturefieldissimulatedbyusin
4、gfiniteelementmethod,andtheanalysisresultsshowthatthespindlesystemreachesthermalbalanceafterthemachinehasrun3hours,andthehighestincreaseofthetemperaturecanreach28.275whichoccursonthefrontbearing.Keywords:spindlesystem;thermalanalysis;finiteelementmethod;transienttemperaturefield空气静压轴承主轴单元的温
5、度分布,测量出主轴和轴0引言[4]承座孔的变形量;广东工业大学的张伯霖等人也对现代制造业的发展对机床的加工精度提出了越高速电主轴的热特性进行了研究,并对影响高速电主来越高的要求,就高精度数控机床而言,要求其主轴轴单元热特性的主要因素及其变化规律进行了分析;前端的径向跳动和端面跳动小于2~3m。大量研究但他们的研究都集中在主轴轴承的热特性研究上,缺表明,影响高精度机床加工精度的主要因素是热误乏对主轴系统整体的热分析。本文以中南大学机电[1]差,约占机床总误差的40%~70%,而主轴的热变学院研制出的数控螺旋锥齿轮磨齿机主轴系统为研形误差又是引起机床热变形误差的主要因素,因此
6、,究对象,利用有限元法建模,在考虑接触热阻的基础主轴系统的热特性分析与设计是高精度机床必须要上对主轴系统进行瞬态热分析,为计算出主轴的热变考虑的关键技术之一。近年来,国内外学者在这一领形及优化设计散热结构奠定基础。域做了许多研究工作,BerndBossmanns和JayFTu等[2]1磨齿机主轴系统人运用有限差分法,建立了一个高速电主轴的发热、热传递和表面换热的模型,并与某型电主轴上的磨齿机的主轴系统如图1所示,包括主轴、传动齿[3]测量结果进行了对比;Ohishi等人用试验方法研究轮、轴承、法兰盘和砂轮卡盘,主轴为空心阶梯轴。齿*国家973重点基础研究发展计划项目资助(2
7、005CB724100)65现代制造工程2009年第2期制造工艺/工艺装备轮为m=4,z=46的圆柱齿轮,由一个22kW,转速为屑及时带走,故只考虑轴承发热。1500~8000r/min的SIMENS1PH7电动机驱动,前后参考文献[7]得轴承发热量Hf为:-4支承均为SKF7020CD/P4A轴承,前支承为三个,后支Hf=1047!10nM⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)承为两个。式中:n为轴承转速,r/min;M为轴承摩擦力矩,N∀m。轴承摩擦力矩包括:负荷项M1与速度项M2。M=M1+M2
