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砂轮主轴轴承的热变形及弹性变形分析法

2022.01.06

液体动静压轴承是高效高精密磨床砂轮主轴上重要的零件。当砂轮主轴高效精密磨削加工时,磨床砂轮主轴的液体动静压轴承的热变形与油膜压力对轴承产生的弹性变形会影响工件的加工精度。如果要求高效高精密磨床砂轮主轴旋转精度小于0.1μm时,就有必要对该液体动静压轴承的热变形及弹性变形进行深入分析 。

近年来有许多学者对滑动轴承温度场和热变形做了大量研究。其中,林起奄等对高速滑动轴承流同耦合传热及流场分析作了研究 ;郭力等对动静压轴承温度场和热变形进行了仿真分析;徐建宁等通过有限元软件 ANSYS对止推滑动轴承的热变形进行了研究;何俊等利用有限元软件ANSYSWorkbench对主轴系统进行了热一结构耦合分析;S.Pifeteau分析了轴承热变形对轴承性能的影响。但都没有考虑油膜压力对轴承所产生的弹性变形。

孟凡明使用流固耦合轴承有限元程序对水润滑轴承系统进行了三维热弹流性能的有限元分析;张国贤用有限元法对EM径向滑动轴承弹性变形进行求解;但在求解轴承润滑 Reynolds方程和三维能量方程时采用了有限差分法等数值方法 ;但用数值法计算得到的轴承静压腔中不同位置的油膜压力为等值,而用计算流体动力学 (ComputationalFluidDynamics,简称 CFD)方法(例如用FLUENT软件分析)计算出来的静压腔压力在油腔中不同的位置是不同的,这与实际情况也是吻合的,所以更接近真实情况。所以用CFD方法求解得到的轴承弹性变形比用数值法更准确。