基于CFX的高速电主轴水冷系统的仿真分析.pdf

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1、2014年4月机床与液压Apr．2014第42卷第7期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．07．007基于CFX的高速电主轴水冷系统的仿真分析芮执元，陈涛，雷春丽，周寅成，(1．兰州理工大学有色冶金新装备教育部工程研究中心，甘肃兰州730050；2．兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050)摘要：为了研究高速电主轴水冷系统对主轴热稳定性的影响，采用正交试验方法对高速电主轴冷却系统在不同工况下的冷却效果进行了研究。设计主轴电机发热功

2、率与冷却液流速的正交试验，计算主轴电机发热功率并分为三档，将冷却液流速分别取为0．3、0．4、0．5、0．6、0．7、0．8m／s，基于CFX的仿真试验得出电主轴在各工况下的试验结果。正交试验的结果表明：各工况下调节冷却液速度只能使主轴降低5—8oC；主轴最佳工作温度为40oC；正交试验法为主轴温度精确控制提供了数值依据。关键词：高速电主轴；传热；冷却系统；正交试验中图分类号：TH113；TK124文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)7—024—5SimulationAnalysisforWaterCooling

3、SystemofHigh-speedMotorizedSpindleBasedonCFXRUIZhiyuanr，CHENTa0r，LEIChunli。，_，ZHOUYincheng，(1．EngineeringResearchCenterofNonferrousMetallurgy’SNewEquipment，MinistryofEducation，LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China；2．SchoolofMechanicalandElectricalEngi

4、neering，LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China)Abstract：Inordertoresearchonthespindlethermalstabilitybywatercoolingsystemofthehigh—speedmotorizedspindle，thecoolingefectsofcoolingsystemofthehigh—speedmotorizedspindlebyusingorthogonaltestmethodunderdiffe

5、rentworkingconditionswereresearched．Theheatingpowerofmotorizedspindleandorthogonaltestofcoolantvelocityweredesigned．Theheatingpowerwasdividedintothreelevels，andthecoolantvelocityweretakenseparatelyas0．3，0．4，0．5，0．6，0．7，0．8m／s，thentheexperi—mentalresultsofmotorizedspin

6、dleundereveryworkingconditionsweregottenbasedontheComputeFlowDynamicssoftware(CFX)simulationtest．Theresultsofo~hogonaltestshowthatthetemperatureofspindlecanonlybereducedfor5～8oCbyadjustingthecoolantvelocityundereveryworkingconditionsandtheoptimalworkingtemperatureofsp

7、indleisat40oC．Themethodofo~hogonaltestprovidesthenumericalbasisforaccuratetemperaturecontrolofmotorizedspindle．Keywords：High—speedmotorizedspindle；Heattransfer；Coolingsystem；Orthogonaltest随着数控机床朝着高速度、高精度、高智能化的目前，针对高速电主轴的温度场的研究方法主要过程发展，高速电主轴作为高档数控机床的核心部是运用有限元法和热网络法。电主轴

8、有两大热源，一件，其性能对机床的发展起到了决定性的作用。高速个是电机部分发热，另一个是轴承部分发热。由于机床的加工误差主要是由热变形引起的，目前针对热高速电主轴将电机部分内置，故其散热条件差，热量误差的研究也很多，多数是进行误差的预测和误差补容易积