[發明專利]極端工況下靜壓回轉工作臺熱特性研究方法

有效

• 申請號: 201810029446.5
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108241787B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 于曉東;李代閣;袁騰飛;曲航;鄭旭航
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08;G06F119/14
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一種極端工況下靜壓回轉工作臺熱特性研究方法，進行雙矩形腔油墊結構的流量、承載能力、油膜厚度關系進行理論推導。運用熱傳導理論計算出不同極端工況下的工作臺放熱系數，其中旋轉工作臺對流換熱系數的計算可以分為上表面和側面兩部分來計算，即上表面對流換熱系數的計算可以比擬為流體流過水平板，側面對流換熱系數的計算可以比擬為流體橫向掠過豎平壁。提出面積三分等法，計算旋轉工作臺上表面各部分對流換熱系數，最后求平均值以計算出的平均值作為旋轉工作臺對流換熱系數。將底座分為兩部分，豎平壁表面的自然對流換熱和熱面朝下的水平板自然對流換熱，并計算對流換熱系數。最后以油膜溫度場和壓力場為體載荷，求解工作臺和底座整體變形。

技術領域

本發明涉及一種極端工況下靜壓回轉工作臺熱特性研究方法，尤其涉及一種極端工況下雙矩形腔靜壓回轉工作臺熱變形計算方法。

背景技術

由于液體靜壓回轉工作臺具有功耗低，壽命長，運行穩定，精度高等一系列優點，已成為大型數控裝備的核心部件。近年來隨著科學技術的不斷進步，對于機床加工精度、加工尺寸、加工速度以及承載能力等方面都提出了越來越高的要求。但是在極端工況下靜壓回轉工作臺熱變形明顯，因為極端工況下油膜發熱量大溫升高，會導致工作臺溫度不均勻變化，進而使工作臺發生熱變形。此外在不同的極端工況下靜壓回轉工作臺的對流換熱不相同，進一步導致工作臺的不均勻變形。針對此難題，以雙矩形油腔靜壓回轉工作臺為研究對象，依據摩擦學、潤滑理論及傳熱學研究回轉工作臺對流換熱，獲得旋轉工作臺和底座對流換熱系數計算方法。

發明內容

一種靜壓回轉工作臺對流換熱系數計算方法，旋轉工作臺對流換熱系數的計算可以分為上表面和側面兩部分來計算，即上表面對流換熱系數的計算可以比擬為流體流過水平板，側面對流換熱系數的計算可以比擬為流體橫向掠過豎平壁。提出面積三分等法，計算旋轉工作臺上表面各部分對流換熱系數。側面對流換熱系數的計算可以比擬為流體橫向掠過豎平壁。由于旋轉工作臺半徑較大，在相同轉速下不同位置處的放熱系數差別較大，所以把回轉工作臺上表面平分為三部分，最后求平均值以計算出的平均值作為旋轉工作臺對流換熱系數。將底座分為兩部分，豎平壁表面的自然對流換熱和熱面朝下的水平板自然對流換熱，最后計算出底座的自然對流換熱系數。

附圖說明

圖1是靜壓推力軸承回轉工作臺三維模型圖。

圖2是回轉工作臺等面積平分圖。

圖3是工作臺底座模型。

圖4是工作臺底座對流換熱示意圖。

圖5是變形模擬仿真流程圖。

具體實施方式

可以通過以下技術方案來實現：

工作臺對流系數的計算可以分為上表面和側面兩部分來計算，即上表面對流換熱系數的計算可以比擬為流體流過水平板，側面對流換熱系數的計算可以比擬為流體橫向掠過豎平壁。

因為回轉工作臺的半徑比較大，轉轉工作臺外緣和回轉中心處的表面線速度差別很大，所以回轉工作臺表面附近空氣的流態情況也不相同，因此回轉工作臺與空氣的對流換熱強度差別比較大。為了獲得更接近實際工作條件的仿真結果，根據結構與半徑將工作臺上表面分為等面積的三份，如圖1所示，分別計算各部分對流換熱系數。

因為三部分面積相等，根據公式(1)求解出R_x，R_y。

π(R₁²-R_x²)＝π(R_x²-R_y²)＝π(R_y²-R₂²) (1)