【摘要】： 透平式氣馬達(dá)是氣馬達(dá)的一種,其工作原理是通過(guò)噴嘴將空氣的流動(dòng)能直接轉(zhuǎn)變成工作輪的機(jī)械能。透平式氣馬達(dá)具有能容比大,輸出軸速度高,可改變噴嘴數(shù)目來(lái)調(diào)節(jié)功率等優(yōu)點(diǎn),多用于高轉(zhuǎn)速、恒負(fù)載工況。本文針對(duì)擺角銑頭主軸驅(qū)動(dòng)用透平式氣馬達(dá)葉柵的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬展開(kāi)研究。 本文首先對(duì)透平式氣馬達(dá)葉片流道的氣動(dòng)性能進(jìn)行了一元理論計(jì)算和氣動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì),得出了葉片流道的進(jìn)出口速度及其方向角、各部分損失系數(shù)以及葉輪的理論輪周效率、理論流量等參數(shù)。 本文對(duì)不同進(jìn)氣角(20 ~25 )情況下的平面葉柵進(jìn)行了造型設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上得到了葉片的三維幾何模型,為有限元模型的建立打下基礎(chǔ)。 本文應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件Fluent6.3對(duì)透平式氣馬達(dá)葉柵的氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬,并對(duì)透平式氣馬達(dá)葉柵進(jìn)行變參數(shù)研究。通過(guò)對(duì)不同參數(shù)組合下的葉柵數(shù)值模擬結(jié)果的分析對(duì)比,得出葉柵氣動(dòng)性能隨不同葉柵幾何參數(shù)(進(jìn)氣角、葉片數(shù)、葉片高度、葉片頂部徑向間隙、沖角)變化的規(guī)律,進(jìn)而得出透平式氣馬達(dá)葉柵的最佳參數(shù)組合。 本文確定的最佳參數(shù)組合葉柵滿(mǎn)足擺角銑頭工作力矩的設(shè)計(jì)要求,并存在較大裕度。 通過(guò)對(duì)高轉(zhuǎn)速、小尺寸透平式氣馬達(dá)葉柵氣動(dòng)性能的數(shù)值模擬研究,本文發(fā)現(xiàn)了這種葉柵的一些獨(dú)特之處,并對(duì)此做出了分析,為透平式氣馬達(dá)動(dòng)態(tài)效應(yīng)的研究打下了基礎(chǔ)。
【圖文】：

總產(chǎn)值、產(chǎn)品銷(xiāo)售收入均首次突破 1500 億元，超過(guò)但我國(guó)高端機(jī)床產(chǎn)品仍嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口。尤其在超精密產(chǎn)產(chǎn)品品種單一，各項(xiàng)性能指標(biāo)均大大落后于國(guó)外產(chǎn)國(guó)外對(duì)我國(guó)進(jìn)口限制的產(chǎn)品范疇，該類(lèi)產(chǎn)品的關(guān)鍵技際機(jī)床制造行業(yè)發(fā)展日新月異，功能部件發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)，機(jī)床配套件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有力地推動(dòng)了機(jī)床主機(jī)的提高，并大大縮短了主機(jī)的生產(chǎn)周期，降低了生國(guó)家行業(yè)管理部門(mén)將發(fā)展數(shù)控機(jī)床功能部件及形成專(zhuān)發(fā)展重點(diǎn)之一。數(shù)控銑頭是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的核心術(shù)密集型產(chǎn)品，它不僅技術(shù)含量高，而且市場(chǎng)前景十近年來(lái)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的前沿和熱點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)幾軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行著探索性的研制，但由于某些關(guān)其可靠性、質(zhì)量、精度等方面都難以與國(guó)外產(chǎn)品相比研制不過(guò)關(guān)，已成為當(dāng)前制約我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展頭（如圖 1-1 所示）是數(shù)控銑頭的一種，是用于制造

銑頭主軸驅(qū)動(dòng)用透平式氣馬達(dá)葉柵的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬平式氣馬達(dá)概述達(dá)（air-motor）是將壓縮氣體的壓力能裝換為機(jī)械能的能作原理可分為容積式和透平式（渦輪式）兩大類(lèi)[10]。透和工作原理類(lèi)似于透平機(jī)械（turbo-machinery）。透平機(jī)葉片機(jī)械、渦輪機(jī)械，是一大類(lèi)動(dòng)力機(jī)械的總稱(chēng)。透平機(jī)透平和燃?xì)馔钙�，其作用是將高溫高壓的氣體（蒸汽或燃轉(zhuǎn)換為機(jī)械能[11]。式氣馬達(dá)一般通過(guò)噴嘴噴出的高速氣體沖擊葉輪葉片將氣作輪的機(jī)械能，其工作原理如圖 1-2 所示。透平式氣馬達(dá)，輸出軸速度高，可以改變噴嘴數(shù)目來(lái)調(diào)節(jié)功率；缺點(diǎn)為低、逆轉(zhuǎn)復(fù)雜，在工況急劇變化時(shí)會(huì)降低效率，低速時(shí)于高速、恒負(fù)載工況[10]。擺角銑頭用于超精密加工，切高，，因此用透平式氣馬達(dá)作為其主軸驅(qū)動(dòng)部件較為合理。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：TH138.51

【引證文獻(xiàn)】

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1 連紅奎;顧春偉;李錫明;徐志明;葉鐘;;有機(jī)朗肯循環(huán)透平設(shè)計(jì)與分析[A];2010’第五屆綠色財(cái)富（中國(guó)）論壇會(huì)刊[C];2010年

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1 李杰;大高徑比霍爾推力器的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2675522