基于ANSYS的滚珠丝杠热平衡分析.pdf

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1、第2期组合机床与自动化加工技术No．22014年2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueFeb．2014文章编号：1001—2265(2014)02-0049—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．02．013基于ANSYS的滚珠丝杠热平衡分析董香龙，程寓，何博侠，丁喜合(南京理工大学机械工程学院，南京210094)摘要：进给系统的热平衡时间和热平衡温度对机床加工的影响比较突出，以机床进给系统为对象，研究进给速度、预热程度、冷却液流量对热平衡时间及热平衡温度的影响。通过建立

2、滚珠丝杠系统的热平衡分析的数学模型，应用ANSYS对其热特性仿真分析，结果表明，增加进给速度可以尽快达到热平衡，但热平衡温度提高；高速空载进给预热，可使热平衡时间缩短75％；适宜的冷却液流量有助于降低热平衡温度缩短热平衡时间。分析结果也可为优化进给系统的散热结构和热补偿、减小系统的热变形，提供必要的依据。关键词：温度场；热平衡时间；冷却液制冷中图分类号：TH132．1；TG502．1文献标识码：AThermalEquilibriumAnalysisofBallScrewBasedonANSYSDONGXiang-long，CHENYu，HEBo—xia，DINGXi

3、—he(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScience&Technology，Nanjing210094，China)Abstract：Thermalequilibriumtimeandthermalequilibriumtemperatureofmachinetoolfeedsystemhaveaquiteprominentinfluenceonmachinetoolprocessing，takefeedsystemasthestudyobject，theinfluenceofthermalequi

4、libriumtimeandthermalequilibriumtemperatureonfeedspeed，degreeofpreheating，coolingfluidflowhasbeenstudied．Byestablishingamathematicalmodeloftheballscrewsystemthermalequilibri-umanalysis，thermalcharacteristicisanalyzedbasedonANSYS，resultsshowthattheincreaseoffeedspeedcanreachthermalequil

5、ibriumassoonaspossible，butthethermalequilibriumtemperatureincrease；Highspeedno—loadfeedpreheatingtoequilibriumtemperature，thethermalequilibriumtimecanbere—ducedby75％；Suitablecoolantflowhelpstoreducethermalequilibriumtemperatureandthermalequilibri—umtime．Analysisresultsalsocouldbeusedas

6、aguideforoptimizingthermalstructureandcompensationofthefeedsystemandreducingthethermaldeformation．Keywords：temperaturefield；thermalequilibriumtime；coolantrefrigeration滚珠丝杠作为进给系统的关键性元件，针对其热O引言特性，国内外学者做了大量的有益工作，但关于热平衡高效、高速、高精度是当今机床的主要趋势，相应方面的报道还是比较少。本文以滚珠丝杠进给系统为地对机床的各项性能要求也越来越高。大量的研究表研究对

7、象，在ANSYS中对不同进给速度、预热程度以明，在精密机床中由机床热变形引起的制造误差占总及不同冷却液流量下的温度场进行分析，寻找最佳的误差的40％～70％llJ，温升引起的丝杠热伸长通常是预热方式及适宜的冷却液流量来缩短机床的热平衡时进给系统定位误差的重要组成部分，直接影响机床的间，降低热平衡温度。由于精密机床的空载进给功率定位精度和重复定位精度』。研究热平衡时间和热平是主要热源，文中的热平衡时间是指机床空载进给时衡温度对提高机床的热态几何精度有重要意义。减小的热平衡时间。热平衡温度有利于减小进给系统的热变形，提高加工1热平衡分析的数学模型精度；缩短热平衡时间