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砂輪主軸軸承的熱變形及彈性變形分析法

2022.01.06

液體動靜壓軸承是高效高精密磨床砂輪主軸上重要的零件。當砂輪主軸高效精密磨削加工時,磨床砂輪主軸的液體動靜壓軸承的熱變形與油膜壓力對軸承產生的彈性變形會影響工件的加工精度。如果要求高效高精密磨床砂輪主軸旋轉精度小于0.1μm時,就有必要對該液體動靜壓軸承的熱變形及彈性變形進行深入分析 。

近年來有許多學者對滑動軸承溫度場和熱變形做了大量研究。其中,林起奄等對高速滑動軸承流同耦合傳熱及流場分析作了研究 ;郭力等對動靜壓軸承溫度場和熱變形進行了仿真分析;徐建寧等通過有限元軟件 ANSYS對止推滑動軸承的熱變形進行了研究;何俊等利用有限元軟件ANSYSWorkbench對主軸系統進行了熱一結構耦合分析;S.Pifeteau分析了軸承熱變形對軸承性能的影響。但都沒有考慮油膜壓力對軸承所產生的彈性變形。

孟凡明使用流固耦合軸承有限元程序對水潤滑軸承系統進行了三維熱彈流性能的有限元分析;張國賢用有限元法對EM徑向滑動軸承彈性變形進行求解;但在求解軸承潤滑 Reynolds方程和三維能量方程時采用了有限差分法等數值方法 ;但用數值法計算得到的軸承靜壓腔中不同位置的油膜壓力為等值,而用計算流體動力學 (ComputationalFluidDynamics,簡稱 CFD)方法(例如用FLUENT軟件分析)計算出來的靜壓腔壓力在油腔中不同的位置是不同的,這與實際情況也是吻合的,所以更接近真實情況。所以用CFD方法求解得到的軸承彈性變形比用數值法更準確。


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