超高速磨削实验机床液体动静压混合轴承的热态特性的研究.pdf

A Thesis inMechanicalDesign and Theory Study onThermal Properties ofHybrid Journal Beating forSuper-high Speed Grinding Platform by Gao Shiqiang Supervisor:Associate ProfessorXiu Shichao Northeastern University Jam 2008J Ip 独创性声明本人声明,所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢恩。学位论文作者签名:知狱日期: 学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师不同意网上交流,请在下方签名;否则视为同意。) 学位论文作者签名: 签字日期: 导师签名: 签字日期: k≥东北大学硕士学位论文摘要超高速磨削实验机床液体动静压混合轴承的热态特性研究摘要超高速磨削是一项先进的磨粒加工技术,可以显著提高生产效率和表面加工质量, 是当前磨削技术的发展趋势。超高速磨削主轴技术是超高速磨削的关键技术之一,超高速磨削机床运转时主轴要求达到很高的回转精度,关键在于所采用的精密轴承。液体动静压轴承有较高的刚度和回转精度,适用于超高速磨削机床。但是,由于液体动静压轴承采用液压油,当在高速下工作时,发热量较大,随着系统温度的升高,零件的热变形变大,导致机床加工精度降低,系统的热态特性变差。另一方面,润滑油温度的升高会导致粘度的下降,从而导致油膜承载能力下降,严重时会导致轴承失效。迄今为止, 人们对超高速磨削机床的液体动静压混合轴承的热态特性仍缺乏足够的认识,因而极大地限制了液体动静压混合轴承的有效应用。影响主轴系统工作精度的关键因素并不是温升,而是温度场的分布。如果系统的温升较高,但只要温度梯度不大,系统各点的温差不大,那么因温升引起的误差也不会很大。因此,研究动静压混合轴承中温度场的分布成为热态特性研究中的重点。本文建立了求解液体动静压混合轴承温度场分布的数学模型。模型包括广义 Reynolds方程、三维能量方程、固体热传导方程、油膜厚度方程和粘温关系。分析了液体动静压混合轴承的发热原理,以及计算发热量的方法,确定液体动静压混合轴承热态特性分析方法。在理论分析的基础上,利用商用流体仿真软件FLUENT进行数值模拟,获得了轴承油膜的温度场分布。建立了油膜的有限元模型,对不同转速下油膜中温度场的分布情况做了研究。得到了一些有意义的结论。针对流体与固体之间的热交换问题,利用 ANSYS软件分析了动静压轴承的温度场分布。对东北大学超高速磨削实验台稳定运转时轴承的温升情况进行了实验研究。关键词:超高速磨削;液体动静压混合轴承;热态特性;有限元 II 东北大学硕士学位论文 abstract Study onThermal Properties ofHybrid Journal Bearing ofSuper-high Speed Grinding Platform Abstract The super-high speed grinding is akind ofadvanced technology ofgrinding 伽improve productionefficiency andsurfacequality isthe current trend of grinding high speed spindle andbearing technology is one ofthekey technologies ofsuper-high basic shaftofsuper-high speed machine tool must reachhigh rotationary accuracy,and insertbearing is ,hybrid journal beaIing withhigh rigidity and high rotationary accuracy are usedinsuper-highspeed