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    高速磨削電主軸單元定子冷

    2019-04-10   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港行情來看:長輸管道河流穿越技術應用及施工管理重點分析2.1開挖穿越技術應用及施工管理重點分析長輸管道河流穿越技術根據其開挖形式可以分為開挖及非開挖兩類。開挖穿越技術即是在管道埋設前利用機械挖掘或定向爆破等方式進行管線溝槽的施工。在此基礎上進行管底修整及管線敷設,通過回填后實現長輸管線的河流穿越。在這技術應用中,需要在工程施工前對地質情況進行勘探。開挖穿越方式多是由于地質條件不能滿足定向鉆穿越或隧道施工需求而采用的方式。因此其開挖過程中需要對溝槽兩側進行相應的支護,以此保障施工安全。根據這一需求,現代長輸管線河流開挖穿越技術應用中,應采取如下措施保障施工安全及施工目的。
      
      首先,在工程中標后應對設計技術文件進行分析。同時實地考察施工環境,并對地質勘探報告進行探討。針對工程實際情況構建科學的、完善的施工管理體系。將影響長輸管道河流穿越施工的各項因素進行綜合分析,以此為基礎對施工管理體系進行完善。通過這樣的管理體系完善方式為長輸管道河流穿越施工管理奠定基礎、以此為基礎規范施工過程中的各項工作。
      
      近年來,隨著對加工要求的提高,國際上高性能、高速、高精度數控機床普遍采用電主軸單元,尤其是磨削用高速數控機床,它代表了高速主軸技術的未來發展趨勢。然而,電主軸單元在高速運轉的過程中會產生大量的熱,如果散熱問題解決不好,大量的熱就會使主軸發生熱變形,從而影響工件的表面質量和加工精度。電主軸單元的內部有兩個主要熱源(D主軸軸承;⑵內藏式主電機。因此,探索電主軸單元定子表面的散熱方式顯得尤為重要。
      
      傳統高速電主軸單元通常采用循環冷卻結構,冷卻槽的截面形狀及管道的空間布置方式主要是依靠經驗來設計。然而,經驗設計沒有充分考慮冷卻管道的截面形狀以及管道間壁體的厚度對散熱的影響,為安全起見,通常把螺旋管道之間的槽壁設計的較寬,因此,減小了散熱總面積,削弱了散熱效果。
      
      中國鋼管信息港行情來看:運用薄壁圓筒模型的相關理論,從管壁因承受冷卻液內壓力而產生的應力應變方面著手,通過定量分析壁厚的最小范圍,優化設計高速主軸單元定子表面冷卻管道的截面大小與形狀,提高表面對流換熱系數,增加換熱面積,從而達到增強換熱的目的;另外,為電主軸單元定子表面冷卻管道的布置提供理論基礎。
      
      2定子表面冷卻管道的幾何模型2.1定子表面冷卻方式概述主軸單元在高速運轉時,會產生大量的熱。如果這些熱不能及時有效地被帶走的話,會使主軸溫度升高,沿軸向、徑向發生熱變形,從而影響工件的表面質量,尤其在精密、超精密加工中這種影響更為突出。為了使定子表面的溫升減小,一般是在定子表面安裝一個帶有螺旋槽的鋁套或者在定子表面直接開槽,然后在槽中通入室溫冷卻液,通過對流換熱,使冷卻液帶走定子所產生的大部分熱量,從而達到降低定子溫升的目的。
      
      2.2冷卻管道的幾何模型高速主軸單元定子表面的螺旋冷卻管道,如所示。傳統的管道截面形狀設計是基于經驗來設計的,沒有定量分析壁體的厚度S對定子表面冷卻效果的影響。事實上,壁體的薄厚對定子的散熱有較大的影響,壁體相當于肋片,其薄厚直接影響定子表馮瑞金等:基于MATLAB的高速磨削電主軸單元定子冷卻管道的優化設計面的散熱總面積,而散熱面積的大小與散熱量成正比。如果壁體太厚,那么散熱總面積減小,散熱熱量明顯減少;如果太薄,壁體可能因承受不了來自冷卻液的內壓力而發生變形,使冷卻套與殼體之間出現縫隙,管道不能有效地把液體密封在內,部分流體越過壁體進入相鄰管道,進而影響流體在管道中的速度,使流體流速減小,最終影響定子表面的對流換熱量。
      
      (a)冷卻管道的幾何模型0))冷卻管道的橫截面形狀電主軸定子表面冷卻管道的幾何模型圖中:a、6―冷卻管道橫截面的高和寬;P壁體的厚度。
      
      3定子表面冷卻管道截面參數的數學模型冷卻管道的截面形狀尺寸及壁厚的參數a、、有如下的函L、、A、、Cp定為獨立參數,1、R、hP、、P為非獨立參數。非獨立參數由獨立參數Q、P、R.、以及流體的物性參數來確定。下面,我們來討論部分非獨立參數的計算模型。
      
      3.1冷卻管道入口處實際壓力P的數學計算模型由知,定子表面冷卻管道中的能量損失僅為沿程損失Hf,即流體在均勻流段上克服沿程阻力而引起的能量損失,公式平均流速(m/s);g―重力加速度(m/s)。
      
      此外,機械能的沿程損失即能量損失,與壓力損失有關,關由上述分析可知,管道入口處的實際壓力P應該是:P=P0+AP⑶3.2冷卻管道沿程壓力損失AP的數學計算模型3.2.1沿程損失的數學計算模型⑴層流沿程損失Hf!:已經對層流沿程損失進行了詳細的推導,所得結果如下:/=64/Re⑷為了研究它們之間的定量關系,尼古拉茲做了大量的。
      
      不同流量下的最優化結果參數名稱管道截面冷卻液流量管道壁體厚Q((Llmin)度5mlmm定子材質計算結果45鋼6定子表面冷卻管道的有限元分析與比較6.1仿真分析的基本條件(1)電機的額定功率為41.9kW,額定損耗功率為1.5kW;(2)油氣潤滑系統的壓縮空氣壓力為0.15MPa,溫度為20T;(3)環境溫度為20t;⑷定子的材質為鋼,長為382mm,直徑為199mm. 6.2仿真分析結果與對比6.2.1經驗設計結果根據經驗所設計的冷卻管道,定子表面經冷卻后的溫度分布,如表2所示。
      
      根據經驗所設計的冷卻管道經冷卻后的溫度管道截面管道截面寬blmm管道壁體厚度5(mm冷卻液流量Q((Llmin)最高溫度T(弋定子材質45鋼6.2.2優化設計結果根據上述理論公式,運用Matlab軟件優化計算,并用Nastran軟件進行了仿真分析,結果如表3所示。
      
      中國鋼管信息港行情來看:冷卻管道經化設計后并經冷卻液冷卻后的溫度管道截面管道壁體冷卻液流量最高溫定子材質厚度5(mm度T(弋45鋼6.2.3仿真結果對比通過對比兩種設計結果,優化設計表明:在同一冷卻液流量的情況下,優化設計與經驗設計相比,具有明顯的冷卻效果,由傳熱學理論知這是因為電主軸單元定子表面相鄰冷卻管道間的槽壁相當于肋片,肋片的薄厚對散熱有著較為明顯的影響,在定子長度和槽寬為定長的情況下,肋片(即壁厚)越薄,散熱總面積就越大,也即是增加了電主軸單元定子表面的散熱面積,對流換熱就越強,因此,換熱效果就顯著。在同一冷卻液流量的情況下,截面形狀為正方形的冷卻效果比截面形狀為長方形的冷卻效果顯著,另外,正方形截面形狀的參數計算更符合實際工況,因此,仿真結果更準確。
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