高速銑削加工中零件的加工質量很大程度上取決于主軸的動態(tài)特性及系統(tǒng)的運行平穩(wěn)性,在高速運轉下,采用氣體軸承為支撐的電主軸氣膜流場與轉子之間存在強耦合作用。為適應高速精密加工發(fā)展需求,對于不同載荷激勵及各種工況下的高速氣體軸承-轉子系統(tǒng)的耦合分析尤為重要。本論文以氣體軸承-轉子系統(tǒng)為研究對象,針對以靜壓氣體軸承為支撐的高速軸承-轉子系統(tǒng)在銑削過程中氣膜流場及轉子位移動態(tài)響應、轉子軸心軌跡、流場壓力變化等方面進行深入研究:基于流固耦合法分析轉子在不同轉速下轉子軸心軌跡及動態(tài)特性系數(shù)變化規(guī)律,通過對模型的CFD數(shù)值建模及N-S方程的推導分析軸承-轉子系統(tǒng)軸心軌跡和頻譜特性,并結合軸承動態(tài)特性系數(shù)進一步分析轉子軸心軌跡的變化規(guī)律。結果表明:轉子軸心軌跡受轉速影響很大。系統(tǒng)在轉速20000r/min時出現(xiàn)明顯的渦動現(xiàn)象,軸心軌跡開始發(fā)散,轉子達到共振頻率,軸承的穩(wěn)定性變差。采用CFD數(shù)值計算,分區(qū)劃分、局部加密的三維建模方法,并結合流固耦合法研究整個軸承-轉子系統(tǒng)在不同階躍載荷作用下的系統(tǒng)動態(tài)特性系數(shù)的變化趨勢和流場的分布規(guī)律。與穩(wěn)態(tài)階躍載荷相比,瞬態(tài)階躍力下轉子超調量明顯減小,且轉子的穩(wěn)定時間也... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１五軸高速銑削加工中心??Ｆｉｇ．?１．１?Ｆｉｖｅ－ａｘｉｓ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｍｉｌｌｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｉｎｇ?ｃｅｎｔｅｒ??

大連海事大學碩士學位論文??２空載下軸承－轉子系統(tǒng)動態(tài)特性??本章以軸承－轉子系統(tǒng)為研究對象，基于雙向流固耦合數(shù)值仿真，通過對軸承及轉子??的物理建模、數(shù)值耦合分析及Ｎ－Ｓ方程的推導得出系統(tǒng)動態(tài)特性系數(shù)隨轉速的變化規(guī)??律，結合轉子承軸心軌跡圖和頻譜圖，分析了不同轉速下的轉子軸心軌跡及轉子動態(tài)位??移響應變化規(guī)律。??２．１氣體軸承－轉子系統(tǒng)結構組成??Ｉ?Ｉ??ｎ！??９??１，?０１６?Ｊ??Ｉ、８－法蘭盤；２－上端徑向軸承；３－殼體；４－冷卻裝置；??５－電機；６－上端止推軸承；７－徑向止推聯(lián)合軸承；９－轉子??圖２．１氣體軸承－轉子系統(tǒng)結構組成??Ｆｉｇ．?２．１?Ｇａｓ?ｂｅａｒｉｎｇ－ｒｏｔｏｒ?ｓｙｓｔｅｍ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??圖２．１為采用以氣體軸承為支承的電主軸結構示意圖。主要包括氣體軸承組、轉子、??電機等部件。徑向止推氣體軸承、徑向氣體軸承、止推氣體軸承共同組成氣體軸承組。??整個軸承－轉子系統(tǒng)由氣體軸承組提供支撐，供氣方式采用外部供氣為主，動壓效應為輔??的。??－７－??

流固耦合作用下氣體軸承－轉子系統(tǒng)動態(tài)特性及結構優(yōu)化??蠢??Ａ??１－徑向軸承；２－轉子??圖２．２徑向氣體軸承結構??Ｆｉｇ．?２．２?Ｒａｄｉａｌ?ｇａｓ－ｂｅａｒｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??表２．１徑向軸承結構參數(shù)??Ｔａｂ．?２．１?Ｒａｄｉａｌ?ｂｅａｒｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??參數(shù)?數(shù)值??下端／上端軸承長度??６０／５０??Ｌ／ｍｍ??軸承直徑Ｄ／ｍｍ?５０??孔徑?ｃ／／ｍｍ?０．２５??平均氣膜間隙ＣＶ／ｍｍ?０．０２８??兩排進氣孔距離?１??３０??厶?〇／ｍｍ??節(jié)流孔數(shù)?１２??排數(shù)?２??圖２．２所示為徑向靜壓氣體軸承的結構，采用雙排節(jié)流孔供氣方式，采用環(huán)面節(jié)流??形式，節(jié)流孔沿圓周方向均勻分布。??２．２流固耦合原理及控制方程??流體場與固體場的耦合作用被稱之為“流－固耦合作用”。流場通過施加丁鬧體場的??法向或切向壓力而影響固體場的應力分布，應力通過改變流場的旭力和流速分布氣膜的??承載和剛件：。??本文利用數(shù)偵解法分析軸承－轉子系統(tǒng)流場體場的動態(tài)特性，通過建立物理模??型、耦合方程、設罝邊界條ｆ丨．以及耦合計筧對系統(tǒng)進彳丁瞬態(tài)分析。流固耦合主要通過流??體與固體之間的耦合面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，并通過流體控制方程、固體控制方程和耦合控制方程??－８－??


本文編號：2957730