静压气浮直驱转台热特性.pdf

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1、2014年7月北京航空航天大学学报July2014第40卷第7期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．7静压气浮直驱转台热特性张从鹏刘同李美波(北方工业大学机电工程学院，北京100144)摘要：以开发满足精密工程应用的静压气浮直驱转台为目标，研究静压气浮直驱转台结构的热稳定性．首先，分析了静压气浮直驱转台的发热．传热特性，建立了三维热特性有限元模型，计算了气浮直驱转台的温度场云图；用间接耦合的分析方法，将温度场作加载条件，进行转台热-结构耦合分析；然后，对

2、比研究了两种直驱电机安置结构对转台热稳定性的影响，提出了静压气浮直驱转台的空气强制对流冷却方案；最后，完成了无框力矩电机后置式静压气浮直驱转台的温度场检测实验．实验结果表明，静压气浮直驱转台测试点的计算与实测温度的最大误差为1．93℃，稳态温度场分布计算精度较高；温度分布稳态时，气浮转台止推轴承气膜单侧间隙的变化量为0．55灿m，在空气轴承气膜设计允许的波动范围内，对轴承性能不产生明显的影响．电机后置式直驱静压气浮转台结构的热稳定性好，适合工业应用．关键词：精密直驱转台；静压气浮转台；结构热分析；空气轴承；力矩电机中图分类号：TH133．35

3、文献标识码：A文章编号：1001．5965(2014)07-0893-06Thermalcharacteristicofaerostaticdirect-drivenrotarystageZhangCongpengLiuTongLiMeibo(CollegeofMechanical＆ElectricalEngineering，NorthChinaUniversityofTechnology，Beijing100144，China)Abstract：Inordertodevelopaprecisionaerostaticdirect·drive

4、nrotarystageforprecisionengineeringapplication，thethermalstructurestabilityandforcedcoolingmethodwereinvestigated．First，theheatgenera—tionandheattransfercharacteristicsofthisaerostaticdirect-drivenrotarystagewereanalyzed，andfiniteele—mentmodelofthermalcharacteristicswassetu

5、p．Thetemperaturefielddistributionintheaerostaticdirect-drivenrotarytablewasobtained．Then，accordingtotheindirectcouplinganalysismethod，thethermal—strut—turalcouplingdeformationoftherotarystagewascalculatedbytakingthetemperaturefieldasloadingcondi·tions．Next，throughcomparingt

6、hermaldeformation，theaerostaticdirect—drivenrotarystagestructurethermalstabilitywasdiscussed，andanairforcedconvectioncoolingmethodandthegascircuitdesignwereprovided．Finally，temperaturefielddistributiontestexperimentswerecarriedout．Experimentalresultsindicatethattemperaturef

7、ielddistributioncalculatorprecisionishigh，andmaximumbiasofthefiniteelementcalculationis1．93℃，andtheairfilmthicknesschangeofthethrustairbearingislessthan0．55恤mwhichiswithinthepermittedrangeandhasnoeffectonairbearingperformance．Therear·motoraerostaticdirect—drivenrotarystageh

8、asgoodthermalstabilityandissuitableforindustrialapplication．Keywords：direct-driven