数控车床主轴文献综述和参考文献(3)

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ANSYS是一种专用的有限元分析工具。目前有限元求解方法已经比较成熟。因此该技术有助于对机构的载荷与边界条件做出恰当校核，预测机构在强度和刚度上存在致命缺陷，重要在于它能准确分析在不同工况情况下零部件的振动和模态和固有频率，为虚拟样机提供柔性元素，从而提高样机置信度。

2建模通用原则

利用有限元分析软件进行分析所需要的工作步骤为:

(1)建立模型;(2)加载并求解;(3) 输出结果。而建模过程将耗费工作人员大量的精力和时间 ,因此 ,按照建模通用原则 ,会提高模型建立的有效性及工作效率。通用的建模原则如下:(1)结构对称性的利用;(2)删除细节,将构件或零件上的一些细节忽略而考虑整体特征;(3)减维,选取合适的单元类型;（4）有限元网格划分,网格大小、单元类型确定等; (5)合理处理边界条件;(6)载荷建立在划分之后的节点上。

3 明确有限元分析目的

在进行实体建模之前 ,需要明确分析目的。若分析整个系统的技术指标,则可忽略一些细节,下一步网格划分也可较粗些。反之,若仅仅研究某一方面的特性,例如方位壳体受力分析,则需要对该部分做详细建模,如果必要的话,可作为三维问题来处理。

4从CAD系统导入模型

由前面的叙述可知,ANSYS软件虽然本身有一定的建模功能,但它的功能还不够强大。因此,它设置了与多种CAD软件如PRO/E,UG,SolidWorks等数据交换的接口,通过接口,可以把模型直接传入ANSYS系统中,然后再进行网格划分,加载与求解等过程,此种方法适合复杂的三维实体模型。PRO/E是美国PTC公司开发的大型CAD/CAE/CAM软件,它具有强大的建模功能,尤其是对一些曲面比较复杂的模型。

2.5润滑和冷却

1润滑系统

润滑是减少摩擦和磨损的重要措施。润滑系统的设计包括润滑剂、润滑方式和标准润滑元件的选择,以及专用润滑元件与管路的设计。常用的无压润滑方式有:手工加油 (脂)润滑、滴油润滑、飞溅润滑和油绳润滑;常用的压力润滑方式有:手动泵压油润滑、压力循环润滑、自动定时定量润滑和油雾润滑。

在设计电主轴时,既要在非常狭窄的空间中安排冷却水通道 ,又要保证通道的密封,避免冷却水进入电动机绕组线圈。要求有合理的预紧力,及充分可靠的润滑。电主轴在高速运转时,对主轴轴承的动态、热态性能有严格要求。电主轴的转速大多在10000r/min以上,主轴滚珠轴承的润滑必须可靠,而传统的润滑方式已不能适应。在Dmn系数(轴承平均直径转数积)小于850000时,一次性润滑脂润滑是经济、简单和环保的理想方案,但在高转速时,采用油一气润滑才能满足要求。由外部润滑油泵和混合器通过轴承外环油孔向轴承滚珠喷射微量油一气混合物,以润滑、清洁和冷却轴承。但过量的油会导致发热增加,供油不足会造成磨损加剧。在油雾、油一气、油滴和脉冲油一气几种方案中,以脉冲油一气较为理想,可根据主轴的工况 ,周期地供给少量的润滑油。

采用油雾润滑,雾化发生器进气压为 0.25~ 0.3MPa,选用2O号透平油,油滴速度控制在80~100滴/min。前后轴承的润滑油分配一定要合理,进气口截面大于前后喷油口截面的总和,排气应顺畅;各喷油小孔的喷射角与轴线成夹角15,使油雾能直接喷入轴承工作区。润滑油雾在充分润滑轴承的同时,还带走了大量的热量。论文网

2 冷却系统

在金属切削加工中采用切削液,可以从下面两个方面来降低切削温度:将已产生的切削热从高温切削区迅速带走;减少了摩擦并将切削热冷却,前者是降低切削温度的主要方面。由于切削液的沸腾汽化,从切削区内吸收了大量的热 ;其次是靠对流传出大量的热,水及水溶液的冷却性能最好。由于汽化热所吸收的热量最大,因此在使用切削液时尽量创造条件使之易于汽化,例如采用喷雾冷却。在高速磨削时砂轮的线速度高达60~100 m/s,浇注冷却法很难奏效,除采用砂轮内冷却法以外,主要是采用高压喷射冷却法。电主轴的冷却,一定要注意在狭窄的空间中安排冷却水通道,同时保证通道的密封,避免冷却水进入电动机绕组线圈。定子和转子的线圈发热(无法自然散热)是主要的热源。因此,在设计时不仅要考虑轴承的发热,还要考虑定子和转子的热量,采用强制气冷或水冷的效果很好,其中水冷的效果最好。