一种基于双向热流固耦合的油腔结构参数优化的方法技术

为了解决上述存在问题，本发明专利技术提出一种基于双向热流固耦合的油腔结构参数优化的方法。本发明专利技术的具体步骤如下：根据大型数控静压转台的设计要求和结构尺寸要求，在三维建模软件中利用参数化建模建立大型数控静压转台的双向热流固耦合模型；本发明专利技术基于双向流固耦合原理，不仅考虑到了高压油液对工作台和油腔作用产生的变形，还考虑到工作台和油腔产生变形后对高压油液的油膜厚度、油液最大温升、油液的压力等产生的影响，经过多次迭代可以更加准确模拟出实际工作状况，从而提高分析结果的精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双向热流固耦合的油腔结构参数优化的方法


[0001]本专利技术涉及转台领域，特别涉及一种基于双向热流固耦合的油腔结构参数优化的方法。

技术介绍

[0002]随着国产数控机床向高速、高效、高精、智能化方向的迅猛发展，用户对零件加工的要求也越来越高，加工中心(特别是四轴、五轴)的需求也不断增加，与之相应的数控转台也随之发展。研究高速数控转台优化设计方法不仅符合我国高档数控机床产业技术升级的战略需求，而且有利于促进我国高端装备制造业的转型发展，具有十分重要的科学意义和工程应用价值。其中决定转台工作能力最大的因素就是静压油腔的承载能力，所以对静压油腔的结构参数的优化能够进一步提高转台工作性能。
[0003]以往对于转台油腔结构参数优化的研究存在以下不足之处：
[0004]在工作台和油腔的变形场计算中，只考虑到工作台和油腔自身重量产生的变形，和高压油液对工作台和油腔作用产生的变形，并没有考虑到由于转速和剪应力产生的热量对工作台和油腔作用产生的热变形，使变形计算存在误差；
[0005]在进行系统耦合的分析计算中，只考虑到工作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双向热流固耦合的油腔结构参数优化的方法，其特征在于：具体步骤如下，步骤1，根据大型数控静压转台的设计要求和结构尺寸要求，在三维建模软件中利用参数化建模建立大型数控静压转台的双向热流固耦合模型；步骤2，将步骤1中的大型数控静压转台的双向热流固耦合参数化模型导入有限元软件的前处理模块中，进行参数化网格划分，并进行边界命名；步骤3，根据实际工作情况、流体力学知识以及油膜产热机理和热交换类型设置大型数控静压转台的流体模型、边界条件、对流换热系数、求解方法、控制系数等控制参数，设置油液的物理参数，经过流体力学的分析得到转台油膜的温度场和压力场；步骤4，按照大型数控静压转台的实际工作情况以及受力情况，分析模型的固定约束和位移约束，同时将步骤3中得到的油膜的温度场和压力场加载到对应的位置，经过静力学分析得到工作台和静压油腔的变形场，即最大受热受力变形量；步骤5，通过有限元软件中的系统耦合模块，把步骤3的流体域分析和步骤4的固体域分析的数据导入系统耦合模块进行双向热流固耦合分析；步骤6，通过有限元软件中的响应面优化模块，对油腔的结构参数进行优化，计算出优化后油腔结构参数，再重复步骤1到步骤5直至达到设计要求。2.根据权利要求1所述的一种基于双向热流固耦合的油腔结构参数优化的方法，其特征在于：步骤1中所对应的大型数控静压转台的双向热流固耦合模型主要是由工作台、底座构成；其中，油膜是油液在工作台与各油垫之间的间隙流动形成的。3.根据权利要求1所述的一种基于双向热流固耦合的油腔结构参数优化的方法，其特征在于：步骤2中大型数控静压转台的双向流固耦合模型的网格划分时，根据各部分的特征考虑到模型的复杂性以及动网格生成的效果，将转台的各部分进行四面体网格划分，并进行各个边界面的命名。4.根据权利要求1所述的一种基于双向热流固耦合的油腔结构参数优化的方法，其特征在于：步骤3中大型数控静压转台的双向热流固耦合模型流体分析的设置过程可以表示如下：步骤3.1进行流体模型的设置，根据公式(1)设置为层流模型；式中ρ表示流体的密度，v表示流体的流速，d表示管道的特征长度，μ表示粘性系数；步骤3.2进行边界条件的设置，其中，入口边界设置为恒流型速度入口，出口边界为恒压力出口，压力值为一个标准大气压；步骤3.3进行对流换热系数的设置，根据公式(2)～(14)计算转台与环境之间的对流换热系数：步骤3.3.1计算转台上表面强制对流换热系数：式中Re
转
为转台的旋转雷诺数，n为转台的转速，R为转台半径，v为运动粘度
式中Nu

【专利技术属性】
技术研发人员：洪荣晶，高凌宇，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：