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考虑温度场影响的电主轴最佳间隙量研究

2021-12-29吴智鹏王子男白晓天

沈阳建筑大学学报(自然科学版) 2021年6期

张 珂,吴智鹏,王子男,白晓天

(沈阳建筑大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110168)

电主轴高速旋转时,轴承与轴承座保持合适的配合能有效降低电主轴的振动,延长轴承使用寿命[1]。主轴高速旋转过程中由于温升的影响造成配合量发生改变,进而改变配合性质,影响轴承的工作游隙和轴承刚度造成主轴系统加工精度降低[2]。

电主轴能耗的高低会直接导致主轴系统温度的升高,而电主轴温度过高会导致轴承系统热位移增加,进而影响电主轴动态特性的稳定性[3-6]。随着高速磨削加工的快速发展,减少能耗损失,提高动态输出稳定性能的要求也随之增加。对于轴承热态特性方面,相关学者进行了大量的研究。Liu Zhe[7]利用ANSYS软件建立了电主轴有限元模型,分别得到不同转速下的温度分布和热变形,研究热变形和温度之间的耦合关系。Liu Teng[8]分析动-热-磁多场耦合机理,建立多物理场耦合分析模型,确定电主轴热误差模型流程。但涉及轴承配合量及其影响规律方面的研究没有得到广泛关注。

在轴承配合方面,Yang Zhaohui[9]和芮执元[10]研究了轴承装配时的初始配合量和预紧力对高速角接触球轴承刚度的影响,研究了热变形对转子系统的影响。Shu Pengcheng[11]研究了对轴承产生配合误差和温升的影响因素,并且在仿真分析和理论计算的基础上提出一套轴承和轴承座配合方式的选择方案。时永[12]通过试验方式确定轴承与转轴和轴承座的配合方式,并且提出配合量的最佳值。轴承与转轴间的配合已经进行了大量的研究,但对于轴承与轴承座间的配合研究较少。……

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