一种基于生热散热功率的电主轴热特性分析方法技术

本发明专利技术公开一种基于生热‑散热功率的电主轴热特性分析方法，本方法过有限元仿真与经验公式结合，综合计算电主轴的生热功率和散热功率，得到电主轴各部件散热功率随时间变化的情况，对电主轴进行热‑结构耦合分析，得到电主轴结构变形随时间的变化情况，通过对计算数据进行处理，可更加全面精确地分析电主轴热特性。

An analysis method of thermal characteristics of motorized spindle based on heat generation and heat dissipation power

【技术实现步骤摘要】
一种基于生热散热功率的电主轴热特性分析方法
本专利技术属于数控机床
，涉及一种电主轴热特性分析方法，尤其是一种基于生热散热功率的电主轴热特性分析方法。
技术介绍
随着基础制造业和精密加工技术的不断发展，数控机床正朝着高速与高精度的方向发展，制造业对数控机床的热态特性有了更高的要求，研究表明，精密机床的加工中，40％-70％左右的综合误差是由热效应引起的，开展电主轴热特性分析，是精密机床研发的关键技术环节。传统方法分析电主轴热特性时，对于冷却液散热过程，认为冷却液的散热能力保持不变，而实际冷却液散热过程中，散热能力随着温度的变化而变化，并且同一时刻，冷却液在冷却回路中的不同位置的散热能力也不一样，传统方法对于冷却液散热功率的的分析并不十分精确。
技术实现思路
一种基于生热散热功率的电主轴热特性分析方法，通过有限元仿真与经验公式结合，综合计算电主轴的生热功率和散热功率，得到电主轴各部件散热功率随时间变化的情况，分析电主轴热特性，包含如下步骤：步骤一，建立电主轴固体区域和流体区域的三维模型，模型中的轴承滚动体部分用等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生热-散热功率的电主轴热特性分析方法，其特征在于：通过有限元仿真与经验公式结合，综合计算电主轴的生热功率和散热功率，分析电主轴热特性，包含如下步骤：/n步骤一，建立电主轴固体区域和流体区域的三维模型，模型中的轴承滚动体部分用等效圆环代替，并对模型进行必要的简化；/n步骤二，根据经验公式计算电主轴前轴承、电机、后轴承的生热功率，将前轴承、电机、后轴承的生热功率进行求和，得到电主轴的总生热功率；/n步骤三，将步骤一中建立的固体区域和流体区域的三维模型导入有限元软件中，将步骤二中计算得到的电主轴前轴承、电机、后轴承的生热功率作为边界条件，进行流场瞬态仿真；/n步骤四，根据步骤三的仿真结果...

【技术特征摘要】
1.一种基于生热-散热功率的电主轴热特性分析方法，其特征在于：通过有限元仿真与经验公式结合，综合计算电主轴的生热功率和散热功率，分析电主轴热特性，包含如下步骤：
步骤一，建立电主轴固体区域和流体区域的三维模型，模型中的轴承滚动体部分用等效圆环代替，并对模型进行必要的简化；
步骤二，根据经验公式计算电主轴前轴承、电机、后轴承的生热功率，将前轴承、电机、后轴承的生热功率进行求和，得到电主轴的总生热功率；
步骤三，将步骤一中建立的固体区域和流体区域的三维模型导入有限元软件中，将步骤二中计算得到的电主轴前轴承、电机、后轴承的生热功率作为边界条件，进行流场瞬态仿真；
步骤四，根据步骤三的仿真结果，提取不同时刻的前轴承、电机、后轴承冷却液出口温度计算不同时刻电主轴前轴承、电机、后轴承冷却液的散热功率；
步骤五，将步骤四中计算得到的不同时刻电主轴前轴承、电机、后轴承冷却液的散热功率作为边界条件，进行电主轴温度场瞬态仿真，得到不同时刻的电主轴温度场，并计算不同时刻电主轴各处散热功率、总散热功率及结构吸热功率；
步骤六，以时间为横坐标，以步骤二中得到的总生热功率、步骤五中得到的总散热功率和结构吸热功率绘制功率-时间曲线，得到电主轴生热-散热功率及结构吸热功率随时间变化的规律；
步骤七，根据步骤五中计算得到的电主轴温度场，进行热-结构耦合仿真，得到不同时刻电主...

【专利技术属性】
技术研发人员：高卫国，倪瑞林，张大卫，翁凌韬，郑英杰，宫怀叡，李伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12