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高速高精度电主轴温升预测模型

发布时间:2018-01-15 14:31

  本文关键词:高速高精度电主轴温升预测模型 出处:《机械工程学报》2017年23期  论文类型:期刊论文


  更多相关文章: 电主轴 温度场 换热系数 最小二乘法 有限元


【摘要】:提出高速高精度电主轴温升预测模型,将有限元模型与试验数据相结合,精确预测不同工况下电主轴的温度场。建立电主轴流场、温度场有限元模型,分析冷却系统及润滑系统参数对电主轴温度场的影响;考虑电主轴运行速度、载荷,设计电主轴损耗测试方法,将测得的电主轴总损耗作为计算电动机、轴承生热依据;考虑冷却系统、润滑系统参数及环境条件对换热系数的影响,采用最小二乘算法,基于电主轴表面温度测试数据,优化电主轴换热系数,并将优化后的换热系数作为有限元模型的边界条件。建立170SD30-SY电主轴温升预测模型,将换热系数优化前后的温度场仿真数据分别与试验数据对比。结果表明,换热系数优化后的温升预测模型预测的精度提高了4.78%,提出的电主轴温升预测模型有较高的预测精度。
[Abstract]:The temperature rise prediction model of high speed and high precision motorized spindle is proposed. The finite element model is combined with the test data to accurately predict the temperature field of the motorized spindle under different working conditions. The flow field and temperature field finite element model of the motorized spindle are established. The influence of cooling system and lubrication system parameters on the temperature field of motorized spindle is analyzed. Considering the running speed and load of the motorized spindle, the test method of the loss of the motorized spindle is designed, and the total loss of the motorized spindle is taken as the basis for calculating the heat generation of the motor and the bearing. Considering the influence of cooling system, lubrication system parameters and environmental conditions on heat transfer coefficient, the heat transfer coefficient of motorized spindle is optimized by using least square algorithm based on the surface temperature test data of motorized spindle. The optimized heat transfer coefficient is taken as the boundary condition of the finite element model, and the temperature rise prediction model of 170SD 30-SY motorized spindle is established. The simulation data of the temperature field before and after the optimization of the heat transfer coefficient are compared with the experimental data respectively. The results show that the prediction accuracy of the temperature rise prediction model after the optimization of the heat transfer coefficient is improved by 4.78%. The temperature rise prediction model of motorized spindle has high prediction accuracy.
【作者单位】: 沈阳建筑大学机械工程学院;沈阳建筑大学高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室;
【基金】:国家自然科学基金(51375317) 辽宁省自然科学基金(2015020122,2014020069) 国家(地方)联合工程实验室开放基金(SJSC-2015-6)资助项目
【分类号】:TG659
【正文快照】: 0前言* 电主轴单元是数控机床的心脏,是保证机床工 作精度的关键部件,其技术的高低、性能的优劣以及单元的配套水平,都决定和影响着数控机床的发展速度。而目前难以解决的问题是,电主轴高速运转过程中会产生大量的热量,导致不均匀的主轴零件热膨胀或刀具变形,影响电主轴的精

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